PEDRO EUGEcircNIO GOMES BOEHL
ALGUMAS OBSERVACcedilOtildeES SOBRE AS PROPRIEDADES
GEOTEacuteCNICAS DE SOLOS ESTRUTURADOS DERIVADOS DE
GRANITO DA GRANDE FLORIANOacutePOLIS
Orientador
Marciano Maccarini PhD
Florianoacutepolis ndash SC
Novembro de 2011
Dissertaccedilatildeo submetida agrave Universidade
Federal de Santa Catarina como requisito
parcial exigido pelo Programa de Poacutes-
Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil ndash PPGEC
para a obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de MESTRE em
Engenharia Civil
Catalogaccedilatildeo na fonte pela Biblioteca Universitaacuteria
da
Universidade Federal de Santa Catarina
B671a Boehl Pedro Eugecircnio Gomes
Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades geoteacutecnicas de
solos estruturados derivados de granito da Grande
Florianoacutepolis [dissertaccedilatildeo] Pedro Eugecircnio Gomes Boehl
orientador Marciano Maccarini - Florianoacutepolis SC 2011
228 p il grafs tabs mapas
Dissertaccedilatildeo (mestrado) - Universidade Federal de Santa
Catarina Centro Tecnoloacutegico Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil
Inclui referecircncias
1 Engenharia civil 2 Solos - Florianoacutepolis (SC) 3
Granito - Florianoacutepolis (SC) 4 Cisalhamento 5 Anisotropia
I Maccarini Marciano II Universidade Federal de Santa
Catarina Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil III
Tiacutetulo
CDU 624
ALGUMAS OBSERVACcedilOtildeES SOBRE AS PROPRIEDADES
GEOTEacuteCNICAS DE SOLOS ESTRUTURADOS DERIVADOS DE
GRANITO DA GRANDE FLORIANOacutePOLIS
Dissertaccedilatildeo julgada adequada para a obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de MESTRE
EM ENGENHARIA CIVIL e aprovada em sua forma final pelo
Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil ndash PPGEC da
Universidade Federal de Santa Catarina ndash UFSC
Florianoacutepolis 4 de novembro de 2011
Prof Roberto Pinto Dr
Coordenador do PPGEC ndash UFSC
Comissatildeo Examinadora
Prof Marciano Maccarini PhD
Orientador ndash ECVUFSC
Prof Paulo Teixeira da Cruz Dr
USP
Prof Antocircnio Fortunato Marcon Dr
ECVUFSC
Prof Rafael Augusto dos Reis Higashi Dr
ECVUFSC
The mere formulation of a problem is far more often essential than its
solution which may be merely a matter of mathematical or experimental
skill
To raise new questions a new possibility to regard old problems
from a new angle requires creative imagination and marks real
advances in science
Albert Einstein 1925
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a todas as pessoas que de alguma forma
contribuiacuteram para a realizaccedilatildeo deste trabalho famiacutelia colegas e
servidores da UFSC UFRGS PUCRS e CIENTEC em geral
Em especial agrave minha famiacutelia esposa Kelly e filha Maria Nataacutelia
Mezzomo Boehl pelo amor compreensatildeo e apoio incondicional Para
meus pais Maria e Sylvio Boehl pela vida pelas incontaacuteveis ajudas
pelos exemplos passados e pelo esforccedilo realizado para minha educaccedilatildeo
Com gratidatildeo ao Professor Marciano Maccarini orientador desta
dissertaccedilatildeo pelo soacutelido conhecimento passado sobre fiacutesica dos solos e
suas aplicaccedilotildees no laboratoacuterio de mecacircnica dos solos ao longo desta
longa trajetoacuteria de mestrando e professor substituto pelas ideacuteias e
participaccedilotildees efetivas na pesquisa realizaccedilatildeo dos ensaios e
principalmente pela compreensatildeo
Agrave professora Isabel Covollo pela inicializaccedilatildeo e conceitos
fundamentais passados em mecacircnica dos solos aplicada agrave engenharia de
fundaccedilotildees A boa vontade do Professor Ivo Martorano pelo
conhecimento passado sobre mecacircnica do natildeo contiacutenuo fruto dos
inuacutemeros debates sobre o estado de tensotildees e deformaccedilotildees dos
materiais onde por sua vez nasceram ideacuteias que muito influenciaram
minha formaccedilatildeo Ao colega Doutorando Rodrigo Hummes igualmente
participante dos debates a quem devo tambeacutem agradecer pelo exemplo
e pelo produtivo conviacutevio acadecircmico Professor Paulo Cruz pelos
soacutelidos conhecimentos passados em solos e rochas principalmente
durante a realizaccedilatildeo do Curso de Especializaccedilatildeo em Barragens nesta
universidade Ao Professor Antonio Fortunato Marcon por tamanho
auxilio e apoio Ao geoacutelogo Victor Hugo Teixeira A Banca de
Professores pela boa vontade e colaboraccedilatildeo Ao engenheiro Cezar
Godoacutei pelo apoio nos ensaios de laboratoacuterio Aacute Saacutevio Vieira pela
colaboraccedilatildeo no levantamento dos dados topograacuteficos Em especial a boa
vontade e incontaacuteveis ajudas da secretaacuteria geral Marinea Vieira sem a
qual natildeo seria possiacutevel a realizaccedilatildeo do trabalho e principalmente agrave
Professora Janaiacutede Cavalcanti por acreditar que era possiacutevel e a todos
os funcionaacuterios do PPGEC em geral Aos moradores do Municiacutepio de
Satildeo Pedro de Alcacircntara pelo acolhimento em especial agrave Secretaria de
Educaccedilatildeo e Cultura em nome de Rosacircngela Laurentino pelo apoio
material
Por fim agradeccedilo ao meu paiacutes Brasil e CAPES pelas bolsas de
estudo cientiacutefico e apoio financeiro concedidas para realizaccedilatildeo da
pesquisa
RESUMO
BOEHL PEG Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades
geoteacutecnicas de solos estruturados derivados de granito da grande
Florianoacutepolis Florianoacutepolis 2011 PPGECUFSC
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geo-mecacircnico de alguns solos naturalmente
estruturados devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Estes solos satildeo de
origem residual oriundos de rocha matildee do clatilde graniacutetico (granito)
comuns na regiatildeo da grande Florianoacutepolis O objetivo principal do
trabalho eacute estudar o comportamento geo-mecacircnico das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas utilizando para isso o ensaio de compressatildeo diametral
(Brazilian test) A campanha laboratorial de ensaios envolveu 27 amostras
naturalmente estruturadas da regiatildeo da Grande Florianoacutepolis com
valores de iacutendice de plasticidade variando na faixa de 0 a 54
Inicialmente mediu-se a perda de massa do solo por imersatildeo em aacutegua
para se conhecer melhor a natureza das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas aleacutem
da caracterizaccedilatildeo dos mesmos Das 27 amostras iniciais apenas 7
permaneceram com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que
permaneceram intactas mediu-se a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes-
inundadas e naturais (6 amostras) Para se medir o valor dos paracircmetros
de resistecircncia ao cisalhamento realizaram-se ensaios de cisalhamento
direto em amostras indeformadas (7 amostras) nas condiccedilotildees inundadas
em dois planos ortogonais entre si concomitantemente analisando a
anisotropia e heterogeneidade Para complementar realizou-se
expansotildees nos solos submetendo o arcabouccedilo soacutelido a presenccedila de
aacutegua nos mesmos planos submetidos ao cisalhamento em amostras
estruturadas e desestruturadas
Foram identificados alguns fatores que alteram as cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas como os desconfinamentos amostragem e o
intemperismo Existem fortes indiacutecios de o intercepto coesivo (448 a
208 kPa) ser anisotroacutepico e maior na direccedilatildeo vertical Diminuir
enquanto as expansotildees aumentam Crescer conjuntamente com o teor de
umidade natural e ser vinculado agrave diferenccedila entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo
natural e apoacutes inundaccedilatildeo O acircngulo de atrito (266 a 416ordm) apresenta-se
com comportamento isotroacutepico dependente do iacutendice de vazios e da
fraccedilatildeo areia A resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28kPa) possui afinidade com o
intercepto coesivo aumentando conjuntamente com o mesmo A
tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios As expansotildees apresentam-se maiores e mais lentas
na direccedilatildeo horizontal do que na vertical sendo que as estruturadas satildeo
bem menores do que as desestruturadas
As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees satildeo maiores na direccedilatildeo vertical do que na horizontal
portanto satildeo mais preservadas proporcionando estruturaccedilatildeo do
arcabouccedilo soacutelido neta direccedilatildeo Apesar do aspecto taacutectil-visual
heterogecircneo dos solos em estudo estes se apresentaram com
comportamento bem mais isotroacutepico do que se esperava
Palavra-chave solos residuais e cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
resistecircncia ao cisalhamento e resistecircncia agrave traccedilatildeo anisotropia e
heterogeneidade
ABSTRACT
BOEHL PEG Some observations on the geotechnical properties of
soils derived from structured granite of Florianoacutepolis Florianoacutepolis
2011 PPGEC UFSC
This paper presents some considerations on the geo-mechanical
behavior of some naturally structured soils due to cementations between
particles These soils are of residual origin coming from the clan
granitic bedrock (granite) common in the region of Florianopolis The
main objective of the work is to study the behavior of the geo-
mechanical cementations between particles making use of the diametral
compression test (Brazilian test)
The campaign laboratory involved 27 test samples of naturally
structured region of Florianoacutepolis with values of plasticity index
varying in the range 0 to 54 Initially we measured the mass loss from
the soil by water immersion to better understand the nature of links
between the particles and characterizing them Of the 27 initial samples
only seven (7) remained unchanged with the solid framework after the
loss of mass by immersion in water (PMI) For these samples that
remained intact was measured traction indirect post-flooded conditions
and natural (6 samples) To measure the value of shear strength
parameters were carried out direct shear tests on soil samples structured
(7 samples) in flooded conditions in two planes orthogonal to each
other simultaneously analyzing the anisotropy and heterogeneity To
complement expansions took place in soils by subjecting solid
framework the presence of water in the plans submitted to shear samples
instructured and unstructured
We identified some factors that change the cementations between
particles such as unconfined sampling and weathering There are strong
indications that the cohesive intercept (448 to 208 kPa) is anisotropic
and larger in the vertical direction Decrease while the expansions
increase Growing together with the natural moisture content and be
linked to the difference between the tensile and after natural flooding
The friction angle (from 266 to 416 deg) appears with isotropic behavior
dependent on the void ratio and sand fraction The tensile strength (2 to
28kPa) has an affinity with the cohesive intercept increasing along with
it The trend is tensile strength decrease with the increase in void ratio
The expansions are presented larger and slower in the horizontal
direction than vertical and the structures are much smaller than the
unstructured
The observations demonstrate the existence of evidence that
cementations are larger in the vertical direction than horizontally so
they are better preserved providing the framework structure solid
Although the tactile-visual aspect of heterogeneous soils under study
they presented with much more isotropic behavior than expected
Keyword residual soils and cementations between particles shear
strength and tensile strength anisotropy and heterogeneity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)33
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)36
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)36
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana Fonte Adaptado de
Atkinson (1996)38
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos
residuais38
Figura 6 - O tipo e a intensidade do intemperismo Fonte Teixeira et al
(2001)41
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios Fonte Teixeira et al (2001)42
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)43
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)47
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel de solos tropicais Fonte Cruz (1996)50
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)52
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)53
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III Fonte Maccarini
(1987)55
Figura 14 - Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini
(1992)56
Figura 15 - Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)59
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira
(2009)60
Figura17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento63
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)65
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilotildees devidas agrave
calcita em (b) devidas agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)66
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)67
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974) 68
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Cruz
(1996)69
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura Fonte
Adaptado de Collins e MCGown (1974)70
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilotildees
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)71
Figura 25 - Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1977) Maccarini (1993) e Reis (2007)72
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees Fonte Atkinson
(1991)73
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Maccarini (1992)74
Figura 28ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a pressatildeo
no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua Fonte Cruz (1996)78
Figura 29 ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Fredlund e Rahardjo (1993)79
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)80
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturadas
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios (σrsquoe) Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)84
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson (1993) a)
Trajetoacuteria de tensotildees b) Espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo Fonte Coop e
Atkinson (1993)85
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz
(1996)90
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA93
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9
(direita)94
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira Fonte Atkinson
(1996)95
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)97
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptado do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)98
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)99
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)100
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)101
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)102
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005) 102
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr) 103
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal104
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C105
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C105
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos
aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados107
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C107
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24109
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os solos
A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios pela
massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20110
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19111
Figura 53 ndash Foto Solo A9112
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao solo A2
sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo de Satildeo
Pedro de Alcacircntara vista lateral113
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central113
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda114
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal114
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3 A14 e
semelhantes ao entorno da rocha matildee115
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9 (esquerda)116
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)117
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)118
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura119
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito e grande quantidade de materiais
granulares121
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva122
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe123
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1124
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma matriz
granular grosseira e riacutegida 125
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda126
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da estrutura de
contenccedilatildeo127
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 pertencente ao horizonte
B coberto por lona preta na Figura 69127
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7 A15 pertencentes
ao horizonte C128
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee128
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita 129
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental131
Figura 75 - Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)133
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada (A1SPA)
e a direita rejeitada (A3SPA)136
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas137
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo (esquerda) e
lateral (direita)137
Figura 79 - Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)139
Figura 80 ndash Expansatildeo dos solos estruturados nas condiccedilotildees naturais e
estruturadas visatildeo geral141
Figura 81 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 80142
Figura 82 ndash Expansatildeo dos solos reconstituiacutedos agraves condiccedilotildees naturais
(desestruturadas) visatildeo geral143
Figura 83 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 82144
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990 146
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados horizontal e
vertical e das expansotildees147
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 100 ndash Curvas tensotildees-deformaccedilotildees para os solos estudados
obtidas no ensaio de cisalhamento direto156
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo
diametral157
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio brasileiro
(brazilian test)159
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)160
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A1 A11 A21 e A22)161
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior161
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo162
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A20 A1 e A2)162
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista superior163
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral163
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra
A11164
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas164
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista lateral
(A18)165
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais165
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)166
Figura 115 ndash Corpo de prova A11166
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da amostra
A20 vista de topo167
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do corpo
de prova vista lateral (A20)167
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de planos de
fraqueza (A20)168
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada168
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21
A22)169
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral169
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)170
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural174
Figura 124 - Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)175
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural 175
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto176
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 177
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 179
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural 180
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 181
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural 182
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 183
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 184
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto 185
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 186
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia187
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos190
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas191
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais192
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais193
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees193
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados194
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)195
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)35
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)52
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)54
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)75
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)76
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)76
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)81
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)82
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)87
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho De Campos (1991)87
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)88
Tabela 12 - Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)88
Tabela 13 - Siacutentese dos resultados obtidos comparando as propriedades
da massa de solo com um plano de fraqueza composto por material
argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)89
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)138
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas148
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas149
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas150
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas151
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas152
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas153
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas154
Tabela 22 ndash Tabela siacutentese com os valores de resistecircncia agrave traccedilatildeo para
os solos selecionados e ensaiados171
Tabela 23 ndash Tabela siacutentese dos resultados Em azul (acima) estatildeo as
amostras selecionadas173
LISTA DE SIacuteMBOLOS
Alfabeto latino
Ar ndash Grau de aeraccedilatildeo
c ch cv ndash Intercepto coesivo interceptos coesivos horizontal e
verticalkPa
crsquo ccim csuc ndash Parcela do intercepto coesivo efetiva parcela do
intercepto coesivo devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas parcela do
intercepto coesivo devido agraves tensotildees capilares kPa
fct ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta kPa
fctf ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo kPa
˚C ndash Graus Celsius graus
P N C ndash Carga carregamento vertical ou perpendicular ao plano
cisalhadokgf ou kN
s ndash Segundos s
cm cmsup2 ndash centiacutemetros centiacutemetros cuacutebicos cm
D ndash Diacircmetro cm
e ei enat ndash Iacutendice de vazios iacutendice de vazios inicial e
naturaladimensional
exp e eh ev - Expansotildees expansotildees horizontais expansotildees verticais
est ndash Estado estruturado
L ndash Comprimentocm ou m
LL ndash Limite de liquidez
LP ndash Limite de plasticidade
qrsquo - Tensatildeo desviadora kPa
prsquo - Tensatildeo normal meacutedia kPa
H ndash Altura cm ou m
IP ndash Iacutendice de plasticidade
Sr ndash Grau de saturaccedilatildeo
u ndash Tensatildeo neutra ou poro-pressatildeo kPa
uandash Tensatildeo no ar kPa
uw ndash Tensatildeo na aacutegua kPa
War uu - Matriz de succcedilatildeo kPa
w wi wnatndash Teor de umidade teor de umidade inicial e teor de
umidade natural
Vi ndash Volume inicial cmsup3
Rsup2 - Coeficiente de determinaccedilatildeo adimensional
Coef Pearsen CPearson ndash Coeficiente de Pearsonhelliphellipadimensional
Alfabeto grego
ε ndash Deformaccedilatildeo
εa εv ndash Deformaccedilatildeo axial
εr εr ndash Deformaccedilatildeo radial
ΔHr ndash Deformaccedilatildeo horizontal no instante (durante) da ruptura
ΔVr ndash Deformaccedilatildeo vertical no instante (durante) da ruptura
ΔV ndash Variaccedilatildeo de volume
Δvvmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo vertical
Δvhmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo horizontal
Δt ndash Variaccedilatildeo de tempos
Δtmaacutex ndash Tempo decorrido no instante da expansatildeo maacuteximos
oslash - Acircngulo de atrito internograus
oslashh oslashvndash Acircngulo de atrito interno acircngulos de atrito interno horizontal e
verticalgraus
oslashrsquo oslashcr oslashcv ndash Acircngulo de atrito interno efetivo acircngulos de atrito interno
criacuteticosgraus B - Razatildeo de incremento da resistecircncia ao cisalhamento devido agrave
succcedilatildeograus
γ ndash Peso especiacutefico deformaccedilatildeo cisalhantekNmsup3
γnat ndash Peso especiacutefico naturalkNmsup3
γrsquo γsatndash Peso especiacutefico efetivo e peso especiacutefico saturadokNmsup3
γs ndash Peso especiacutefico secokNmsup3
γg ndash Peso especiacutefico das partiacuteculas ou dos gratildeoskNmsup3
δ ndash Densidade densidade das partiacuteculas ou dos gratildeoshellipadimensional
σtRt ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo kPa
σti σtapi Rti ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadas ou apoacutes
inundaccedilatildeo kPa
σtsat ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees saturadas kPa
σtnat σtntildesatRtnat - Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturaiskPa
Δσt ΔRt ndash Diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturais
e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadaskPa
σ ndash Tensatildeo tensatildeo totalkPa
σrsquo ndash Tensatildeo efetivakPa
σ1 σ2 σ3 ndash Tensatildeo normal principal maior intermediaacuteria e
menorkPa
σn σN ndash Tensatildeo normal resistecircncia agrave compressatildeo simples resistecircncia
uniaxialkPa
σr ndash Tensatildeo normal agrave superfiacutecie cisalhada no instante (durante) da
rupturakPa
cf ndash Resistecircncia agrave compressatildeo simpleskPa - Tensatildeo cisalhante resistecircncia ao cisalhamentokPa
R - Tensatildeo cisalhante no instante (durante) da rupturakPa
Ψ - Acircngulo de dilataccedilatildeograus
λ ndash Paracircmetro de Bishop adimensional
LISTA DE ABREVIATURAS
Siglas e Acrocircnimos
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
PMI ndash Ensaio de perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada
PUCRS ndash Pontifiacutecia Universidade Catoacutelica do Rio Grande do Sul
LMS ndash Laboratoacuterio de mecacircnica dos solos
UFRGS ndash Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSC ndash Universidade Federal do Estado de Santa Catarina
USP ndash Universidade de Satildeo Paulo
PPGEC - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
CAPES ndash Coordenaccedilatildeo de Aperfeiccediloamento do Pessoal de Niacutevel
Superior
CNPQ ndash Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnoloacutegico
Termos teacutecnicos
Alfabeto Latino dest ndash Estado desestruturado
g - Gramas
kPa ndash kiloPascais
kN - kiloNewtons
maacutex ndash Refere-se ao valor maacuteximo de alguma variaacutevel
min ndash Refere-se ao valor miacutenimo de alguma variaacutevel
m msup2 msup3 ndash metros metros quadrados metros cuacutebicos
mm mmsup3 ndash miliacutemetros miliacutemetros cuacutebicos
psi ndash libras forccedila por polegada quadrada
r R ndash Refere alguma variaacutevel ao instante de ruptura
v ndash Plano vertical
h ndash Plano horizontal
x y z ndash Coordenadas cartesianas espaciais
Alfabeto grego
Δ ndash Variaccedilatildeo infinitesimal qualquer diferenccedila entre variaacuteveis ou
grandezas
LISTA DE EQUACcedilOtildeES
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2) Fonte
Terzaghi Peck Mesri (1996)78
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4) Fonte Bishop
Alpan Blight Donald (1960))79
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta157
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO31
11 Apresentaccedilatildeo31
12 Justificativa32
13 Objetivos33
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo34
2 REVISAtildeO DE LITERATURA35
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos35
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo
atmosfeacuterico40
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados
por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas51
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos51
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados57
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes
cimentantes e as associaccedilotildees entre partiacuteculas61
233 O comportamento geomecacircnico73
234 A anisotropia e a heterogeneidade86
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL91 31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem91
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)94
33 Os Materiais utilizados na pesquisa96
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geoclimaacuteticas das regiotildees
em estudo96
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara -SPA)100
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1106
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18107
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25108
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21109
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8
A9 A16 A17 A19 e A27110
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e
A14114
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10116
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11117
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22118
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)119
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto
SC401)120
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto
SC401)124
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)126
34 Meacutetodo experimental130
4 ENSAIOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS RESULTADOS134
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg134
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)135
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada138
44 Ensaio de cisalhamento direto145
45 Ensaio de compressatildeo diametral157
5 ANAacuteLISE DOS RESULTADOS172 51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos174
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e
horizontal com as outras variaacuteveis obtidas176
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
vertical e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas185
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis
obtidas187
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas194
6 CONCLUSOtildeES197
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS201
REFEREcircNCIAShellip203
31
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Apresentaccedilatildeo
O modelo proposto por Karl Terzaghi para a fiacutesica dos solos
saturados a partir da publicaccedilatildeo de ldquoErdbaumechanik auf
Bodenfhysikalischer Grundlagerdquo (1925) se desenvolveu grandemente
para os solos sedimentares compactados e reconstituiacutedos
principalmente devido agrave concentraccedilatildeo dos grandes centros de pesquisa
no hemisfeacuterio norte onde os solos sedimentares satildeo mais comuns Por
outro lado muito pouco para os solos residuais estruturados pela
presenccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito comuns no hemisfeacuterio
sul menos desenvolvido tecnologicamente Vargas (1953)
pioneiramente destacou que os solos estruturados possuiacuteam um
comportamento diferenciado dos solos sedimentares relacionado agrave sua
formaccedilatildeo e estrutura
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geomecacircnico de alguns solos naturalmente estruturados
residuais oriundos de rocha do clatilde graniacutetico (granito) Para isto
realizou-se uma campanha de ensaios laboratoriais com amostras
indeformadas naturalmente estruturadas perfazendo um total de 27
amostras Buscou-se medir e avaliar o efeito das cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas sobre a estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e sobre os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento concomitantemente
pesquisar a anisotropia e a heterogeneidade existentes nestes tipos de
mantos residuais objetivando correlacionar estas variaacuteveis entre si
Para tal realizaram-se ensaios de cisalhamento direto compressatildeo
diametral expansotildees e perda de massa por imersatildeo em aacutegua aleacutem da
caracterizaccedilatildeo Das 27 amostras iniciais apenas 7 permaneceram com o
arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da Perda de Massa por
Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que permaneceram intactas
realizaram-se ensaios mecacircnicos compressatildeo diametral (6 amostras)
para medir a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes inundadas e naturais
cisalhamento direto (7 amostras) com amostra inundada para medir os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
32
12 Justificativa
Frequentemente nas regiotildees ao longo da Serra Geral e por toda a
regiatildeo meridional litoracircnea que se inicia no Rio Grande do Sul
passando por Santa Catarina Paranaacute Satildeo Paulo Rio de Janeiro
estendendo-se ateacute o estado do Espiacuterito Santo observam-se taludes e
encostas naturais de solos residuais de granito com alturas
consideravelmente excessivas (gt15m) mas que se manteacutem estaacuteveis
Estes solos quando utilizados geotecnicamente apresentam boas
condiccedilotildees de resistecircncia mecacircnica mas natildeo se comportam bem com a
presenccedila da aacutegua apresentando instabilidades quando submetidos a
grandes chuvas como ocorrido na regiatildeo em dezembro de 1995 1996 e
no draacutestico mecircs de novembro de 2008
Observa-se uma visiacutevel melhoria da resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e da rigidez destes materiais Esta melhoria na
estabilidade destes solos eacute atribuiacuteda aos agentes cimentantes entre as
partiacuteculas que estruturam estes solos melhorando as suas propriedades
mecacircnicas
Atualmente jaacute se conhece muito sobre a formaccedilatildeo e geologia
destes solos poreacutem duacutevidas ainda existem sobre como reagiraacute um solo
residual estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas em termos de
deformaccedilatildeo e resistecircncia ao cisalhamento e como seraacute a estabilidade de
seu arcabouccedilo soacutelido com a presenccedila da aacutegua
Apesar dos solos residuais serem menos problemaacuteticos e ainda
que o criteacuterio de ruptura usual para solos sedimentares o criteacuterio de
Mohr-Coulomb adapte-se perfeitamente bem a estes ainda assim
existem carecircncias de meacutetodos que correlacionem agraves propriedades
mecacircnicas com suas particularidades consequentes da estruturaccedilatildeo
ocasionada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e aspectos geoloacutegicos
como a porosidade inicial Sendo as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas um
dos principais agentes que governam o comportamento mecacircnico dos
solos cimentados entatildeo eacute razoaacutevel supor que os modelos e mecanismos
utilizados para os solos sedimentares natildeo sejam suficientes para prever
o comportamento dos solos residuais
Neste sentido esta pesquisa se justifica pois aleacutem destas
diferenccedilas aqui citadas entre os solos sedimentares e residuais soma-se
a isto uma carecircncia em anaacutelises e pesquisas sobre solos residuais aleacutem
de sua grande importacircncia atual como material de construccedilatildeo devido ao
avanccedilo das regiotildees metropolitanas sobre regiotildees de formaccedilatildeo graniacutetica
33
Uma siacutentese da crescente importacircncia de tais solos estaacute ilustrada
na Figura 1
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)
13 Objetivos
Este trabalho tem por objetivo principal determinar a resistecircncia agrave
traccedilatildeo indireta (σt) utilizando o ensaio de compressatildeo diametral
(BRAZILIAN TEST) em amostras indeformadas representativas de
uma ampla faixa de iacutendice de plasticidade (IP) variando de natildeo plaacutestico
ateacute um valor igual a 54 e sua relaccedilatildeo com as propriedades geoteacutecnicas
dos solos residuais pesquisados principalmente com os paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento e as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Objetiva-se especificamente
- Avaliar a estabilidade do arcabouccedilo soacutelido do solo mediante a
realizaccedilatildeo do ensaio natildeo padronizado de Perda de Massa por Imersatildeo do
Solo em aacutegua destilada (PMI)
- Avaliar as variaccedilotildees volumeacutetricas do solo estruturado na presenccedila da
aacutegua realizando para tal o Ensaio de Expansatildeo do Solo em presenccedila da aacutegua destilada
- Identificar comportamentos anisotroacutepicos e heterogecircneos nas
propriedades dos solos pesquisados analisando conjuntamente os
34
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento utilizando o ensaio de
cisalhamento direto
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo
A dissertaccedilatildeo estaacute dividida em seis capiacutetulos organizada da
seguinte maneira
Capitulo 1 ndash Introduccedilatildeo neste capiacutetulo eacute apresentada uma
introduccedilatildeo ao trabalho suas justificativas e os objetivos a serem
alcanccedilados
Capitulo 2 ndash Revisatildeo de Literatura Apresentam-se os conceitos
e os embasamentos teoacutericos fundamentais para os solos residuais
estruturados Estes conceitos satildeo relatados sucintamente segundo uma
extensa revisatildeo bibliograacutefica segundo as principais pesquisas e
conclusotildees realizadas sobre o estado da arte ateacute o momento relacionada
sempre aos paracircmetros mecacircnicos e hidraacuteulicos dos solos residuais e
estruturados comparados aos solos sedimentares com ecircnfase em
especial ao comportamento estruturado ou naturalmente cimentado
Capitulo 3 ndash Materiais Observaccedilotildees Realizadas e Meacutetodo
Experimental Relata-se o programa experimental os materiais
utilizados a regiatildeo de onde estes foram coletados os criteacuterios adotados
e as observaccedilotildees realizadas
Capiacutetulo 4 ndash Ensaios realizados e Apresentaccedilatildeo dos Resultados
Descrevem-se os ensaios e apresentam-se os resultados obtidos
Capiacutetulo 5 ndash Anaacutelise dos Resultados Realiza-se uma anaacutelise
graacutefica e interpretativa das variaacuteveis obtidas com os ensaios realizados
segundo o aspecto do objetivo a ser alcanccedilado
Capitulo 6 ndash Conclusotildees Descrevem-se as conclusotildees realizadas
durante a anaacutelise dos resultados tentando delinear hipoacuteteses a respeito
destas visando principalmente agrave estruturaccedilatildeo dos solos
Capitulo 7 ndash Sugestotildees para trabalhos futuros De forma breve
traccedilam-se algumas recomendaccedilotildees para futuras pesquisas
35
2 REVISAtildeO DE LITERATURA
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos
A terra ao longo dos seus 45 bilhotildees de anos caracteriza-se por
um complexo ciclo geoloacutegico que apesar de todo o avanccedilo cientiacutefico de
nossos tempos ainda natildeo eacute bem conhecido Muitas vezes estes avanccedilos
parecem trazer mais perguntas do que respostas Pelo que se sabe o
manto terrestre subdivide-se em crosta oceacircnica e continental com
densidade temperatura e pressotildees crescentes da superfiacutecie para o
interior Com raio meacutedio de 8000 km sendo subdividida em nuacutecleo e
manto quimicamente formada por 47 oxigecircnio (O) 28 siliacutecio (Si)
5 ferro (Fe) 20 entre metais alcalinos e outros materiais Ilustra-se
com a Tabela 1 a composiccedilatildeo mineraloacutegica meacutedia de granitos da regiatildeo
sul do Brasil
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)
A terra eacute constantemente retrabalhada (Figura 2) pela accedilatildeo
conjunta entre a atmosfera hidrosfera e biosfera tendo como agentes
principais a accedilatildeo conjunta ocasionada pelo intemperismo atmosfeacuterico
vulcanismo movimentos de placas magnetismo diagecircnese efeitos
estes governados pela lei da isostasia global (Figuras 2 e 3) Somam-se
a isto as radiaccedilotildees quedas de corpos celestes e grandes mudanccedilas dos
niacuteveis oceacircnicos e climaacuteticos aleacutem da accedilatildeo humana (GUERRA
GUERRA 1997)
36
Acredita-se que as primeiras rochas provavelmente tenham se originado
de vulcanismos iacutegneas (Figura 2) pertencentes ao clatilde graniacutetico As
diferenciaccedilotildees entre as rochas se datildeo exatamente pela natureza quiacutemica
do magma que tenderaacute a ser aacutecido ou baacutesico devido agraves condiccedilotildees do
meio fiacutesico a que o magma eacute submetido quando liberado intrusivo ou
extrusivo consequentemente pelos posteriores processos de alteraccedilatildeo
atmosfeacuterica sedimentaccedilatildeo e metamorfismo que iratildeo atuar nessa massa
rochosa durante sua vida geoloacutegica (BIGARELLA LEPREVOST
BOLSANELLO 1985)
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)
37
A crosta continental (terrestre) com densidade meacutedia de 275
gcm3 de uma forma geral divide-se em uma camada basaacuteltico-
metamoacuterfica interna coberta por uma camada graniacutetico-metamoacuterfica
mais a superfiacutecie associadas agraves rochas sedimentares que por sua vez
satildeo recobertas por material decomposto de origem sedimentar ou
residual de interesse geoteacutecnico Estas massas sofrem accedilatildeo dos
processos de pedogecircnese sedimentaccedilatildeo e metamorfismo
constantemente conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 Tambeacutem eacute muito
comum que a camada basaacuteltica continental aflore na superfiacutecie sem a
presenccedila do granito como ocorre no planalto sul-americano de
formaccedilatildeo mesozoacuteica A crosta oceacircnica eacute bem menos complexa sendo
coberta por sedimentos sobre um assoalho basaacuteltico metamoacuterfico
apresentando composiccedilatildeo mineraloacutegica mais uniforme e estrutura
disposta em camadas enquanto que a composiccedilatildeo quiacutemico-mineraloacutegica
da crosta continental eacute muito mais variada estruturada e complexa
(TEIXEIRA et al 2001 )
As rochas conjuntamente com os solos que satildeo o produto da
accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico sobre estas constituem a crosta
terrestre Esta interaccedilatildeo pode ser observada simultaneamente nas
Figuras 2 e 3 (MACIEL FILHO 1994)
A definiccedilatildeo de solos depende do ponto de vista e do interesse
portanto possui sentido amplo Para o engenheiro civil e muitas vezes
para o geoacutelogo se define os solos como o produto remoto ou imediato
da alteraccedilatildeo das rochas portanto da accedilatildeo conjunta da decomposiccedilatildeo
quiacutemica e da desintegraccedilatildeo fiacutesica causada pelos agentes fiacutesico-
quiacutemicos geoloacutegicos e bioloacutegicos de alteraccedilatildeo e transporte
atmosfeacutericos consequentemente do remanejo e da organizaccedilatildeo das
camadas superiores da crosta terrestre e por fim da accedilatildeo do homem
Poderatildeo ser naturais ou artificiais Os solos podem ser escavados com o
uso de paacute picareta ou escavadeiras natildeo sendo necessaacuterio portanto o uso
de explosivos Segundo Terzaghi Peck e Mesri (1996) o solo eacute um
agregado natural de partiacuteculas minerais que pode ser separado por meios
suaves tais como agitaccedilatildeo em aacutegua Rocha ao contraacuterio eacute um agregado
de minerais ligados por fortes e permanentes forccedilas que em geral para
ser desagregado eacute necessaacuterio o uso de ferramentas especiais e
explosivos Rocha eacute o material resultante da associaccedilatildeo heterogecircnea de
minerais que por diferentes motivos geoclimaacuteticos acabam ficando
intimamente unidos constituiacutedos principalmente de bioacutexido de siliacutecio
(SiO2) na forma mineraloacutegica de quartzo e feldspato Para Dobereiner
(1987 1990) a rocha eacute o material que possui resistecircncia agrave compressatildeo
simples maior do que 15 MPa incluindo as rochas satildes brandas e
38
alteraccedilotildees de rochas e os solos os materiais que possuem resistecircncia agrave
compressatildeo simples menor do que 15 MPa incluindo os solos
extremamente duros e compactos O solo eacute constituiacutedo por um sistema
trifaacutesico como ilustrado na Figura 5 subdividido em partiacuteculas soacutelidas
(S) fluido constituiacutedo por aacutegua e ar (A) portanto eacute um sistema
particulado e o estudo de seu comportamento pertence aos domiacutenios da
mecacircnica do natildeo contiacutenuo ilustrado na Figura 4 (LAMBE
WHITMANN 1969) Fredlund e Morgenstern (1977) sobre o ponto de
vista natildeo saturado consideram os solos como um sistema de quatro
fases constituiacutedo por ar aacutegua partiacuteculas e interface ar-aacutegua Na Figura
5 ilustra-se o arcabouccedilo soacutelido hipoteacutetico de um solo residual
estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana
Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
As partiacuteculas soacutelidas poderatildeo ser macroscoacutepicas ou
microscoacutepicas Quando em contato formam o arcabouccedilo soacutelido Ao seu
redor existem os vazios intersticiais que poderatildeo estar preenchidos
totalmente ou parcialmente por aacutegua e ar
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos residuais
39
Nos vazios entre as partiacuteculas poderatildeo ainda existir substacircncias ali
depositadas que agregam as partiacuteculas proporcionando uma
estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido estas abstraccedilotildees podem ser
visualizadas na Figura 5 Para a formulaccedilatildeo da hipoacutetese da Figura 5
partiu-se de estudos como Wallace (1973) De e Furdas (1973) Collins
e MCGown (1974) Holtz e Kovacs (1981) e Maccarini ( 1987 1989)
O problema geoteacutecnico dos solos resume-se no controle das
seguintes variaacuteveis mecacircnicas Resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e Hidraacuteulica A natureza das partiacuteculas e a
permeabilidade dos solos governam o comportamento da aacutegua de seus
vazios (LAMBE WHITMANN 1969) Sempre que se estabeleccedila um
fluxo de aacutegua ou de ar o estado inicial do solo se modifica (CRUZ
1996)
Faz-se uma breve revisatildeo conceitual sobre o comportamento
geral dos solos sedimentares (sedimentary framework)
Os solos sobre o ponto de vista teoacuterico e claacutessico de Terzaghi
(1943) segundo o conceito de matriz dominante de origem sedimentar e
estado saturado satildeo subdivididos em areias ou argilas puras As areias
puras satildeo os materiais em que as propriedades geomecacircnicas dependem
do atrito interno arranjo espacial entrosamento e rolamento entre
partiacuteculas se comportando fisicamente sobre condiccedilotildees drenadas e
deformaccedilotildees elaacutesticas independentes do tempo (ROWE 1962 1969
1972 BOLTON 1979 1986 ODA KONISHI 1974) As argilas puras
caracterizam-se em possuir aacutegua aderida as partiacuteculas que gera por sua
vez uma coesividade argilo-mineral entre partiacuteculas originada por
forccedilas fiacutesico-quiacutemicas provenientes do campo de atratividade e repulsatildeo
coloidal Estas mecanicamente apresentam-se sob condiccedilotildees natildeo
drenadas e deformaccedilotildees plaacutesticas dependentes do tempo (ROSCOE
SCHOFIELD WHOTH 1958 GRIM 1968 PREacuteVOST HOumlEG 1975
BURLAND 1990) Os modelos de comportamento mecacircnico destes
solos satildeo distintos O modelo para as argilas tem como mecanismo uma
dependecircncia baacutesica da histoacuteria de tensotildees e da consistecircncia por outro
lado para as areias assume-se um modelo fiacutesico dependente da
densidade inicial de deposiccedilatildeo ou formaccedilatildeo ou seja da compacidade
Tecircm-se ainda as tendecircncias caracteriacutesticas de comportamento mecacircnico
durante a ruptura A contraccedilatildeo de volume consequentemente causando
aumento da tensatildeo na aacutegua (poro-pressatildeo ou tensatildeo neutra) eacute
caracteriacutestico das areias fofas e argilas normalmente adensadas que por
sua vez apresentam ruptura local segundo Terzaghi (1943) E da
tendecircncia agrave dilataccedilatildeo e consequentemente da diminuiccedilatildeo das tensotildees na
aacutegua eacute caracteriacutestica de areias compactas e argilas preacute-adensadas
40
materiais que na praacutetica apresentam ruptura geral (TERZAGHI PECK
MESRI 1996 SKINNER 1969)
Como os solos satildeo materiais em geral extremamente
heterogecircneos e anisotroacutepicos principalmente os solos de origem
residual na praacutetica a resposta de um solo a um carregamento seraacute
devida a interaccedilatildeo entre este complexo sistema variacional formado
pelas suas fases e um acentuado comportamento intermediaacuterio entre a
areia e a argila pura Os solos residuais originados do clatilde graniacutetico
possuem uma presenccedila dominante dos siltes e muitas vezes estatildeo
submetidos a um estado natildeo saturado Esta resposta conjunta eacute que iraacute
governar o seu comportamento para fins de engenharia civil
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo atmosfeacuterico
Os solos subdividem-se segundo Bigarella Leprevost e
Bolsanello (1985) conforme sua origem em
- Sedimentares ou transportados que formam os perfis e bacias
sedimentares que devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas satildeo predominantes
no hemisfeacuterio norte Admite-se que para as argilas formadas por
sedimentaccedilatildeo a histoacuteria de tensotildees governe seu comportamento
geomecacircnico assim como a densidade para os solos arenosos formados
por deposiccedilatildeo observou Maccarini (1993)
- Residuais que natildeo sofrem accedilatildeo de agentes de transporte
permanecendo ao entorno da rocha matildee formando um manto residual
Devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas ocorrem muito no hemisfeacuterio sul
principalmente devido ao calor e umidade caracteriacutesticas deste Os solos
residuais satildeo produzidos em regiotildees onde a velocidade de produccedilatildeo de
material residual eacute superior agrave velocidade com que os materiais satildeo
transportados (Figura 6) Formam um arcabouccedilo soacutelido estruturado com
a possibilidade de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e satildeo muito
influenciados pelos efeitos da coesatildeo aparente pois frequentemente
ocorrem no estado natildeo saturado Seu comportamento geomecacircnico eacute
aparentemente independente da histoacuteria de tensotildees sendo governado
pela estruturaccedilatildeo e formaccedilatildeo geoloacutegica
- Orgacircnicos com presenccedila de material natildeo mineral
Grande parte dos solos residuais encontra-se espalhada entre os troacutepicos
de Cacircncer e Capricoacuternio ou seja em torno da linha do Equador Ao
entorno dos troacutepicos tambeacutem como ao Norte da Ameacuterica do Norte e ao
Sul da Ameacuterica do Sul (SOWERS 1963)
41
Portanto os processos atraveacutes dos quais os solos residuais (solos
intermediaacuterios e siltosos) satildeo formados satildeo totalmente diferentes
daqueles responsaacuteveis pela formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argilas e
areias puras) Formam perfis heterogecircneos e imprevisiacuteveis com grande
variabilidade mineral e condiccedilotildees fiacutesicas (SANTOS 1997) Bevilaqua
(2004) concluiu que as composiccedilotildees dos solos residuais da regiatildeo de
Florianoacutepolis (SC) originaacuterios em geral de rochas graniacuteticas apresentam
grande quantidade de siltes fraccedilatildeo de areia natildeo muito elevado
composiccedilatildeo quiacutemica natildeo muito variaacutevel e baixo teor de quartzo
Figura 6 ndash O tipo e a intensidade do intemperismo
Fonte Teixeira et al (2001)
A intensidade da exposiccedilatildeo da rocha aos agentes de atividades
intempeacutericas governa a formaccedilatildeo dos solos residuais que por sua vez eacute
interdependente dos processos pedogeneacuteticos Fatores gerais como o
regime de distribuiccedilatildeo das chuvas (Figuras 7 e 8) infiltraccedilatildeo e drenagem
das aacuteguas pluviais natureza das rochas locais descontinuidades
diaclasamento declividade dos taludes variaccedilotildees climaacuteticas como temperatura e ventos (Figura 8) agentes bioloacutegicos como fauna e flora e
a interferecircncia humana satildeo fatores que modificam o processo de
alteraccedilatildeo dos solos aprofundando o manto residual visualizado na
Figura 6 (TEIXEIRA et al 2001) Segundo Farjallat (1972) a alteraccedilatildeo
nos materiais rochosos consiste em diminuiccedilatildeo da resistecircncia com ou
42
sem produccedilatildeo de finos enfraquecimento das caracteriacutesticas de
deformabilidade e um significativo aumento da porosidade e
permeabilidade (Figura 6 e 7)
Taludes iacutengremes clima seco ou chuvas maacutes distribuiacutedas durante
o ano favorecem a desintegraccedilatildeo fiacutesica impulsionando e acelerando os
processos sedimentares e a erosatildeo assim proporcionando condiccedilotildees
desfavoraacuteveis agrave formaccedilatildeo dos solos residuais (MACCARINI 1993)
Por outro lado climas mais chuvosos e com temperaturas altas
favorecem os processos quiacutemicos (Figuras 6 e 8) Segundo Sowers
(1963) as profundidades de solos residuais satildeo muito variaacuteveis e em
nossa regiatildeo estatildeo em torno de 10 a 25 metros com uma velocidade
meacutedia de produccedilatildeo de resiacuteduos entre 10 e 15 cm por cada milecircnio
Teixeira et al (2001) relatam que uma provaacutevel produccedilatildeo de solo
residual seja de 20 a 50 metros por milhatildeo de anos para climas mais
agressivos como o nosso As camadas mais superficiais possuem um
tempo de exposiccedilatildeo maior portanto apresentam-se mais intemperizadas
do que as camadas mais profundas (Figura 6) Sendo assim o grau de
alteraccedilatildeo diminui com a profundidade tornando-se cada vez menor
atraveacutes de camadas de transiccedilotildees natildeo abruptas ateacute que eventualmente
atinja-se a rocha matildee em estado satilde (Figura 6)
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios
Fonte Teixeira et al (2001)
43
Genericamente a accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico que altera as
rochas subdivide-se nos processos de decomposiccedilatildeo quiacutemica e
desintegraccedilatildeo fiacutesica que geralmente ocorrem com tensotildees efetivas
constantes (weathering) como ilustradas na Figura 8 Estes atuam
simultaneamente e o niacutevel e a distribuiccedilatildeo destes eacute que iraacute desencadear
a intensidade da alteraccedilatildeo dos constituintes mineraloacutegicos das rochas e
pelo menos ateacute aonde se conhece sempre ocorrem de acordo com as
seacuteries de reaccedilotildees de decomposiccedilatildeo de Goumlldich e da ordem de formaccedilatildeo
de minerais de Bowen (TEIXEIRA et al 2001)
Basicamente a decomposiccedilatildeo quiacutemica eacute oriunda das reaccedilotildees
quiacutemicas entre os minerais rochosos e as substacircncias oxidantes reativas
presentes na atmosfera desencadeada principalmente pela aacutegua ( OH 2 )
pelo oxigecircnio ( 2O ) pelo gaacutes carbocircnico ( 2CO ) conjuntamente com
materiais aacutecidos poluiccedilatildeo e outras substacircncias presentes no perfil de
alteraccedilatildeo (Figura 3) Como consequecircncias ocorrem profundas
modificaccedilotildees quiacutemicas e mineraloacutegicas sobre as rochas sobretudo
estruturais principalmente com a formaccedilatildeo de argilo-minerais oxi-
hidroacutexidos de ferro e de alumiacutenio e os silicatos em geral Os processos
quiacutemicos e as reaccedilotildees envolvidas mais comuns satildeo as hidrataccedilotildees
dissoluccedilatildeo hidroacutelise oxidaccedilatildeo e a acidoacutelise (TEIXEIRA et al 2001)
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)
44
A desintegraccedilatildeo fiacutesica eacute proveniente das variaccedilotildees volumeacutetricas e
da fragmentaccedilatildeo gradual causada principalmente por expansatildeo e
contraccedilatildeo teacutermica provenientes das mudanccedilas ciacuteclicas na umidade
(Figura 8) que por sua vez transformam a rocha inalterada em material
descontiacutenuo e friaacutevel A heterogeneidade das rochas faz o maciccedilo se
comportar segundo diferentes coeficientes de dilataccedilatildeo teacutermica
provocando deslocamento relativo entre os cristais rompendo a coesatildeo
inicial entre partiacuteculas (coerecircncia) sendo um fator acelerador desta
desintegraccedilatildeo Outros aspectos que influenciam satildeo as alteraccedilotildees de
volume da aacutegua dentro das descontinuidades da rocha e principalmente
as formaccedilotildees de novos cristais que provocam esforccedilos expansivos
dentro destas descontinuidades aumentando ainda mais a abertura das
fissuras As variaccedilotildees volumeacutetricas tambeacutem ocorrem devido ao
desconfinamento das rochas que por ascendecircncia ou soerguimento
sofrem aliacutevio de tensotildees confinantes expandindo ocasionando por sua
vez aumento nas descontinuidades denominado muitas vezes de junta
de aliacutevio Portanto a desintegraccedilatildeo eacute causada principalmente pelos
agentes geoclimaacuteticos como a temperatura radiaccedilotildees umidade e
ventos sendo geralmente crescente em direccedilatildeo agrave superfiacutecie como
ilustrado conjuntamente nas Figuras 6 7 e 8 (TEIXEIRA et al 2001)
As rochas graniacuteticas sofrem alteraccedilatildeo e esfoliaccedilatildeo esferoidal
onde as arestas e os veacutertices dos blocos angulosos expostos ao
intemperismo sofrem maior ataque do que as faces o que resulta na
formaccedilatildeo de blocos arredondados como os matacotildees e aumento
significativo da superfiacutecie especiacutefica exposta ao intemperismo
(TEIXEIRA et al 2001) Haacute uma regra geral em quiacutemica pura que diz
quanto maior for agrave superfiacutecie de contato entre dois reagentes mais
raacutepida seraacute a reaccedilatildeo Desta forma podemos imaginar um cubo com 1cm
de aresta que teraacute a superfiacutecie de contato de 6cmsup2 submetidos ao
intemperismo Se cortarmos esse cubo ao meio teremos 8 cmsup2 de
superfiacutecie de contato para o mesmo volume de rocha e assim
sucessivamente pode-se observar que quanto mais fraturada estaacute a
rocha mais faacutecil se torna sua decomposiccedilatildeo (MACIEL FILHO 1994)
Eacute importante ressaltar que a erosatildeo natildeo eacute um processo de
intemperismo e sim um complexo fenocircmeno de transporte de partiacuteculas
(MACIEL FILHO 1994)
Os feldspatos satildeo quimicamente mais reativos e fracos e
fisicamente pouco resistentes por isso satildeo os primeiros minerais a
sofrer transformaccedilatildeo desintegrando-se e decompondo-se ocasionando a
fragmentaccedilatildeo gradual das partiacuteculas formando os filossilicatos Este
processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos residuais do clatilde
45
basaacuteltico e em menor escala tambeacutem presente na formaccedilatildeo do manto
residual graniacutetico (LEINZ 1974)
Ao contraacuterio o quartzo eacute um mineral muito resistente agrave
decomposiccedilatildeo poreacutem sofre uma accedilatildeo moderada da desintegraccedilatildeo
fragmentando-se Por isso seus fragmentos permanecem quimicamente
muito pouco alterados Estes fragmentos conservam-se presentes em
todo o processo de alteraccedilatildeo residual da rocha Suas alteraccedilotildees formam
os silicatos Este processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos
residuais do clatilde graniacutetico e em menor escala tambeacutem presente na
formaccedilatildeo do manto residual basaacuteltico (LEINZ 1974)
Por outro lado ao mesmo tempo em que ocorre o processo de
alteraccedilatildeo dos materiais ocorrem tambeacutem processos de agregaccedilotildees entre
as partiacuteculas principalmente devido aos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas muito comuns nos solos tropicais e subtropicais como a
iluviaccedilatildeo e a lixiviaccedilatildeo
Estes processos em geral atraveacutes de hidroacutelise e desidrataccedilatildeo depositam
substacircncias soluacuteveis com poder aglutinante dissolutos em aacuteguas que
infiltram percolam e drenam o perfil de alteraccedilatildeo por fim se
depositando nos vazios ociosos dos solos presentes nesta zona de
influecircncia ou seja entre as partiacuteculas e ao redor destas Posteriormente
devido a complexas alteraccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas com o passar do tempo
ocorrem cimentaccedilotildees cristalizaccedilotildees e recristalizaccedilotildees destas substacircncias
nestes vazios inclusive com formaccedilatildeo de aglomerados e concreccedilotildees
Estes processos satildeo acelerados por fortes alteraccedilotildees de temperatura
umidade e pressatildeo
Estas variaccedilotildees poderatildeo desencadear um processo denominado de
laterizaccedilatildeo que acabam por aumentar o enrijecimento destas substacircncias
nestes locais (TEIXEIRA et al 2001) Um perfil caracteriacutestico eacute
ilustrado na Figura 10
Conjuntamente com a alteraccedilatildeo e a agregaccedilatildeo ocorre uma
diminuiccedilatildeo gradual das partiacuteculas em direccedilatildeo agrave superfiacutecie denominada
de argilizaccedilatildeo Portanto o processo que transforma uma rocha graniacutetica
que tinha a tendecircncia inicial em formar solos residuais granulares e natildeo
coesivos (argilo-minerais) devido agrave grande quantidade de quartzo em
sua mineralogia por exemplo acaba consequentemente ao longo do
tempo devido a este fenocircmeno reduzindo o tamanho das partiacuteculas em
direccedilatildeo agrave superfiacutecie transformando-as em solo fino com possibilidade
da presenccedila de aacutegua aderida portanto mais coesivo do que o esperado
(TARBUK LUTGENS TASA 1996)
Muitos trabalhos sobre o intemperismo foram desenvolvidos nos
uacuteltimos anos abaixo segue um breve comentaacuterio sobre alguns
46
Muito interessante eacute o trabalho desenvolvido por Vaughan e
Kwan (1984) que tentam explicar a formaccedilatildeo de um solo residual
atraveacutes da teoria do enfraquecimento Esta teoria relaciona as tensotildees de
campo sobre condiccedilotildees de deformaccedilotildees laterais nulas (Ko) ao
intemperismo levando segundo um modelo preacute-estabelecido o material
em estudo de um estado mais soacutelido equivalente ao da rocha matildee ateacute se
tornar extremamente poroso equivalente ao seu solo residual
Farjallat (1972) Menezes e Dobereiner (1991) determinaram
alguns criteacuterios de previsatildeo de formaccedilatildeo de descontinuidades rochosas
utilizando por exemplo ensaios de ciclagem intempeacutericas e
meteorizaccedilatildeo pelo Slake durability test
Hypoacutelito (1972) Hypolito e Valarelli (1972) desenvolveram um
intemperizador de laboratoacuterio Ladeira e Minette (1984ab)
desenvolveram um meacutetodo para estabelecer a alterabilidade e
durabilidade das rochas que acelera o processo de intemperismo
denominado extrator de Soxhtel obtendo os iacutendices de alteraccedilatildeo que
incidem sobre as principais propriedades geomecacircnica dos materiais
inalterados
Os processos de alteraccedilatildeo agregaccedilatildeo argilizaccedilatildeo gleizaccedilatildeo
plintizaccedilatildeo entre outros inclusive muitos ainda desconhecidos estatildeo
muito ligados ao tipo e intensidade dos processos de intemperismo
atmosfeacutericos e pedoloacutegicos locais sendo que muitas vezes ocorrem
simultaneamente (BEVILAQUA 2004)
Segundo a definiccedilatildeo claacutessica de Vargas (1953) no caso dos solos
residuais teriacuteamos segundo um grau de intemperismo e evoluccedilatildeo
pedogeneacutetica decrescente uma divisatildeo do manto de intemperizaccedilatildeo em
camadas superior (maduro) intermediaacuteria e inferior (jovem)
Atualmente se defini o manto residual do clatilde graniacutetico da
seguinte forma
- Solo residual maduro ou pedologicamente horizonte A e B
- Solo residual jovem ou C
- Alteraccedilatildeo de rocha ou RA
- Rocha satilde ou R
47
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)
Pastore (1992) na Figura 9 traacutes proposiccedilotildees de alguns
pesquisadores
Emanando sobre os raciociacutenios de Vargas (1953) e de Maccarini
(1993) abaixo tentar-se-aacute especificar melhor a constituiccedilatildeo de cada
subcamada - Camada superior ou madura com espessura variaacutevel de 1 a 3
metros eacute a mais alterada onde o elevado grau de alteraccedilatildeo formou uma
grande variedade de minerais reduzindo as cimentaccedilotildees deixando-as
fracas Poreacutem esta camada eacute relativamente riacutegida por sofrer dissecaccedilatildeo
48
devido agrave contraccedilatildeo e coesatildeo aparente provocadas pelo forte calor e a
presenccedila de materiais poucos soluacuteveis como os oacutexidos de ferro e
alumiacutenio que natildeo sofrem lixiviaccedilatildeo permanecendo nos vazios desta
camada por sua vez enrijecendo devido aos efeitos da laterizaccedilatildeo
Devido ao intenso efeito da argilizaccedilatildeo e ao relativo afastamento da
estrutura da rocha matildee possui tecircnues cimentaccedilotildees mas acabam por se
constituiacuterem por partiacuteculas finas que consequentemente poderatildeo provir
coesatildeo devido agrave possibilidade de aacutegua aderida originada pela
atratividade e repulsatildeo coloidal Os solos residuais de granitos e
gnaisses poderatildeo ser constituiacutedos por materiais coesivos classificados
como siltes arenosos e ateacute siltes-argilosos pois muitas vezes possuem
fraccedilatildeo de argila cauliniacutetica Areias pedregulhos e elevada concentraccedilatildeo
de oxi-hidroxiacutedos de ferro e alumiacutenio que geralmente cobrem as
partiacuteculas silto-arenosas dando uma coloraccedilatildeo peculiar forte castanho-
avermelhada e muitas vezes mesclada com outras coloraccedilotildees Devido
ao seu alto grau de intemperismo encontra-se em sua massa pequenos
vazios em forma de bulbos ou filetes que outrora eram preenchidos por
algum material que se decompocircs Portanto sua estrutura possui fracas
cimentaccedilotildees combinada muitas vezes com alta porosidade iacutendice de
vazios elevado e estado natildeo saturado Muitas vezes ocorre a presenccedila de
aacutecidos e materiais orgacircnicos como o plasma argilo-huacutemico que
favorecem a coesatildeo (TEIXERA et al 2001)
- A camada intermediaacuteria eacute constituiacuteda por areias siltosas
granulares com rariacutessima presenccedila de argila com estruturas preservadas
e espessura variaacutevel entre 30 e 40 metros eacute de grande interesse teacutecnico
pois eacute a camada onde a grande maioria das estruturas geoteacutecnicas estatildeo
assentadas Eacute constituiacuteda por misturas de solos com blocos matacotildees e
alteraccedilotildees de rocha Muitas vezes satildeo solos com a aparecircncia da rocha
matildee denominados em geologia de saproliacutetos Estatildeo no estaacutegio
intermediaacuterio ou seja jaacute perderam parte da estruturaccedilatildeo original da
rocha matildee poreacutem ainda natildeo ganharam estruturaccedilatildeo suficiente por
estarem fora da zona de alcance dos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas e dos processos pedogeneacuteticos por isso muitas vezes se
encontram em uma zona talvez inerte com aeraccedilatildeo e natildeo saturada
Devido agrave condiccedilatildeo predominantemente granular e natildeo saturada sobre
forte influecircncia da coesatildeo aparente e com presenccedila de planos de
fraqueza acentuados por microfissuras tornam-se muito susceptiacuteveis a
erosatildeo e extremamente vulneraacuteveis a ocorrecircncia de instabilidades
principalmente pelas variaccedilotildees no teor de umidade (MACIEL FILHO
1994) A coesatildeo verdadeira que ocorre nesta zona eacute devida a
estruturaccedilatildeo quase sempre consequecircncia exclusiva das cimentaccedilotildees
49
entre partiacuteculas Logo a exposiccedilatildeo ou proteccedilatildeo do horizonte
intermediaacuterio (C) e a utilizaccedilatildeo de um sistema de drenagem adequado
para esta regiatildeo (zona) satildeo os principais fatores influentes nos
mecanismos de instabilidades de taludes e encostas para os solos
residuais oriundos do clatilde graniacutetico (Landslide)
- Na camada inferior ou jovem onde o grau de alteraccedilatildeo eacute baixo
mas que pelo menos um de seus constituintes jaacute sofreu alteraccedilatildeo as
estruturaccedilotildees reliquiares oriundas da rocha matildee ainda permanecem com
pouca alteraccedilatildeo dominando as propriedades geomecacircnicas dos solos
contidos nesta faixa deixando portanto as cimentaccedilotildees fortes
proporcionando grande estruturaccedilatildeo no arcabouccedilo soacutelido Logo apoacutes
esta camada tem-se a mudanccedila gradual da sanidade da rocha passando
de alteraccedilatildeo completa agrave moderada subsequentemente rocha pouco
alterada ateacute a rocha satilde (IAEG 1979 GEOLOGICAL SOCIETY
ENGINEERING GROUP WORKING PARTY REPORT 1995 ISRM
1981) Esta sequecircncia de camadas pode ser visualizada na Figura 10
Complementando a narrativa ter-se-ia que aleacutem da lixiviaccedilatildeo que
lava as rochas transportando as partiacuteculas tambeacutem a ocorrecircncia das
iluviaccedilotildees e eluviaccedilotildees que transportam as partiacuteculas atraveacutes das massas
de solos de cima para baixo depositando-as em alguma camada
receptora ainda assim poreacutem de outro modo ocorre neste complexo
sistema que durante as chuvas o niacutevel artesiano da aacutegua aumenta
devido agraves oscilaccedilotildees e flutuaccedilotildees do lenccedilol freaacutetico com isso levando
tambeacutem substacircncias soluacuteveis agora de baixo para cima como uma
ascensatildeo Posteriormente a aacutegua evapora ou volta ao niacutevel freaacutetico
normal muitas vezes deixando depositados estes solutos nos vazios por
onde se infiltrou estes por sua vez prosseguem sofrendo
transformaccedilotildees e tambeacutem poderatildeo estruturar as partiacuteculas A ascensatildeo
poderaacute ocorrer tambeacutem devido a ascendecircncia da aacutegua nos vazios
atraveacutes de forccedilas capilares durante o periacuteodo seco (VAUGHAN
KWAN 1981)
A accedilatildeo conjunta destes processos forma em geral solos
cimentados com estrutura nodular e forte coloraccedilatildeo identificou
Maccarini (1993) Sucintamente as camadas superficiais e superiores
tendem a ser mais homogecircneas e isotroacutepicas comportam-se
similarmente a uma argila sedimentar inorgacircnica de baixa agrave meacutedia
consistecircncia e plasticidade portanto podendo ser analisada facilmente
pela teoria sedimentar para solos saturados observa-se na Figura 10
50
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel para solos tropicais Fonte Cruz (1996)
Por outro lado agraves camadas intermediaacuterias e inferiores satildeo muito
heterogecircneas (Figura 10) anisotroacutepicas possuem grande influecircncia das
cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas e da coesatildeo aparente comportando-se diferentemente dos solos sedimentares (MACCARINI 1996)
51
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos
Evidentemente os processos atraveacutes dos quais os solos residuais
satildeo formados satildeo totalmente diferentes daqueles responsaacuteveis pela
formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argila e areia) Portanto eacute de se
esperar que estes solos tenham comportamentos geomecacircnicos
diferenciados (MACCARINI 1993)
Para o estudo e entendimento das cimentaccedilotildees presentes nos
solos residuais aspectos como a geologia processos de formaccedilatildeo grau
de intemperismo estruturas reliquiares estruturaccedilatildeo da macroestrutura e
da microestrutura associaccedilotildees entre grupos de partiacuteculas porosidade
inicial sensibilidade alta heterogeneidade e anisotropia devem ser
levados em conta quando estudamos tais materiais (MACCARINI
1989)
Os solos residuais estruturados do clatilde graniacutetico de uma maneira
geral satildeo bem permeaacuteveis possuem iacutendices de vazios considerados
altos devido agrave forte influecircncia da matriz granular consequentemente
sua porosidade inicial alta facilita o fluxo de aacutegua abaixo na Figura 11
seguem valores obtidos por Lumb (1962)
Quando compactados aproximam-se dos valores das argilas
sedimentares na ordem de 710
a 810
cms (MACCARINI 1993) O
arcabouccedilo soacutelido dos solos residuais eacute constituiacutedo por marcante
heterogeneidade presenccedila de fissuras zonas de cisalhamento e domiacutenio
da macroporosidade que por sua vez estabelecem caminhos
preferenciais para a aacutegua muitas vezes se tornando problemas de
condutividade portanto a permeabilidade da massa como um todo eacute
muito variaacutevel
Considerando a grande parcela de silte e um pouco de argila presentes
pode-se considerar sua permeabilidade como intermediaacuteria entre
coesiva e granular Apresentam-se com comportamento semelhante ao
dos solos puramente granulares sedimentares apesar do elevado teor de
finos (SANTOS 1988)
52
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)
Os solos residuais do granito possuem uma grande variabilidade
textural e mineraloacutegica variando muito entre pedregulhos areias pouca
argila e uma presenccedila marcante do silte como se pode observar na
Tabela 2 que traz em forma de siacutentese estes dados para alguns granitos
comumente encontrados nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis
(SC) e Porto Alegre (RS) Muitas teacutecnicas utilizadas para os solos
sedimentares natildeo satildeo boas para os solos residuais como por exemplo a
53
reconstituiccedilatildeo e os procedimentos de granulometria que acabam por
destruir a estruturaccedilatildeo natural destes solos inclusive com quebra de
elementos que deveriam ser considerados como inteiros
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)
A quebra de partiacuteculas eacute real pois os feldspatos friaacuteveis (Figura
12 A e B) muito presentes nos solos residuais de granito e gnaisse
quebram sobre pequenos esforccedilos aparecendo fragmentados e menores
do que realmente satildeo naturalmente (BEVILAQUA 2004) Matsuo e
Nishida (1968) estudaram tais efeitos (Figura 12)
Outro problema estaacute na determinaccedilatildeo da real fraccedilatildeo de argila
(Tabela 2) pois a quantidade determinada por microscopia eacute bem maior
do que a estimada pelo ensaio granulomeacutetrico de sedimentaccedilatildeo pois
muitas vezes as partiacuteculas de argila estatildeo fortemente presas agraves
partiacuteculas granulares maiores dificultando a dispersatildeo Na praacutetica
tambeacutem ocorre que muitas vezes quando solicita-se esta massa de solo
para fins de resistecircncia ao cisalhamento e compressibilidade esta acaba
trabalhando conjuntamente como associaccedilotildees e aglomeraccedilotildees
(MITCHELL 1976)
54
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Ponta Grossa
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Independecircncia
Por estas razotildees o conceito de partiacutecula para os solos residuais eacute
discutiacutevel sobre o ponto de vista sedimentar sendo que devido a estas
particularidades se poderaacute ter uma identificaccedilatildeo classificaccedilatildeo e
estimativa de suas propriedades de uma forma natildeo realista Igualmente
sua estruturaccedilatildeo eacute sensiacutevel ocorrendo amolgamento com facilidade
alterando seu estado original Sua amostragem eacute dificultosa pois
possuem com frequecircncia materiais grosseiros que por sua vez tambeacutem
dificultam a moldagem de corpos de prova em laboratoacuterio Devido a sua
grande heterogeneidade e anisotropia ocorre uma impossibilidade de
obtermos duas amostras de solo em condiccedilotildees de cimentaccedilotildees iguais
Estas foram algumas das razotildees pelas quais Maccarini (1989)
pioneiramente no Imperial College (UK) pesquisou Foram realizados
estudos de laboratoacuterio com amostras cimentadas artificialmente para
simular o comportamento de solos residuais (MACCARINI 1987)
Artificialmente foram controladas as variaacuteveis cimentaccedilotildees porosidade
e granulometria com teacutecnicas especiais para obtenccedilatildeo de amostras
55
artificiais (VAUGAHN MACCARINI MOKHTAR 1988
MACCARINI 1987)
Em siacutentese a tendecircncia do comportamento dos solos residuais eacute
a seguinte segundo autores como Vargas (1971) Sandroni (1985)
Vaughan (1985) Bressani (1990) e Maccarini (1980 1987 e 1993)
- Quanto maior for o grau de intemperismo menor seraacute o tamanho
das partiacuteculas principalmente devido agrave accedilatildeo da desintegraccedilatildeo fiacutesica
portanto a tendecircncia eacute de que os solos mais maduros tenham uma
textura mais fina sendo que concomitantemente devido agrave
decomposiccedilatildeo quiacutemica menor seraacute a densidade Por outro lado a
quebra gradual dos feldspatos friaacuteveis aumenta conjuntamente com o
grau de intemperismo tendendo a diminuir os vazios intragranulares
portanto aumentado agrave densidade das partiacuteculas tal comportamento
observa-se nas Figuras 12 13 e 14
- Apesar de possuiacuterem uma ampla faixa de densidade real para
um mesmo solo eacute de se esperar que quanto maior for o grau de
intemperismo menor seraacute a densidade real das partiacuteculas devido agrave
formaccedilatildeo de vazios intragranulares (Figuras 12 e 13)
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III
Fonte Maccarini (1987)
- O intemperismo forma em alguns minerais vazios
intragranulares que se sustentam devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
muitas vezes com forte influecircncia das forccedilas de capilaridade atuantes na
regiatildeo macroporosa como exemplificado nas Figuras 11 13 14 e
56
Tabela 3 que por sua vez alteram a permeabilidade destes solos Eacute de se
esperar portanto que a permeabilidade cresccedila junto com o grau de
intemperismo e que os efeitos de condutividade aumentem em direccedilatildeo agrave
rocha satilde (Figuras 13 e 14)
- O teor de umidade natural iacutendice de vazios e a porosidade
diminuem com o aumento da profundidade sendo que o grau de
saturaccedilatildeo aumenta como se pode observar durante anaacutelise conjunta das
Figuras 14 dos dados obtidos por Vargas (1953) Maccarini (1987)
Figuras 13 e mais recentemente na Tabela nuacutemero 3 siacutentese dos ensaios
de Bevilaqua (2004)
Os limites de Atterberg e o iacutendice de atividade de Skempton
foram idealizados para os solos sedimentares muitas vezes fornecem
valores inadequados quando realizados em solos residuais Pode-se
citar por exemplo aleacutem do preacute-tratamento desestruturante imposto aos
solos para a realizaccedilatildeo dos limites de Atterberg durante o ensaio de
limite de liquidez ocorre o fato de o material deslizar na concha do
aparelho de Casagrande ao inveacutes de fechar a ranhura deformando-se
lateralmente mascarando portanto o resultado obtido
Figura 14 ndash Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini (1992)
Portanto estes ensaios muitas vezes natildeo proporcionam valores
aceitaacuteveis Vaughan et al (1988) propotildee a adoccedilatildeo do ensaio do cone de
penetraccedilatildeo modificado para determinaccedilatildeo do limite de liquidez Este
57
ensaio eacute pouco usado e necessita de estudos visando uma adequaccedilatildeo e
calibraccedilatildeo objetivando sua utilizaccedilatildeo para solos residuais estruturados
Vargas (1971) seguido por Mitchell (1974) posteriormente
Maccarini (1993) destacam os seguintes aspectos sobre os limites de
Atterberg (1911) para os solos residuais
- Para os solos residuais o limite de liquidez diminui com o
aumento da profundidade o que era de se esperar (Figuras 13 e 14)
Com a diminuiccedilatildeo do limite de liquidez (LL) diminui tambeacutem a
tendecircncia do solo agrave expansatildeo Altos valores de plasticidade tornam o
solo com contraccedilotildees cada vez mais altas (VARGAS 1973)
Os solos residuais satildeo em geral parcialmente saturados e porosos
Quando inundados mesmo sob carregamento constante apresentam
variaccedilotildees volumeacutetricas perdendo tambeacutem a componente de coesatildeo
aparente Em geral estas variaccedilotildees volumeacutetricas nos solos satildeo
provocadas pela entrada ou expulsatildeo do ar e da aacutegua dos vazios
principalmente devido a mudanccedilas no teor de umidade Tambeacutem
ocorrem fenocircmenos de colapso estrutural devido a fenocircmenos fiacutesico-
quiacutemicos e remoccedilatildeo das cimentaccedilotildees por algum agente de transporte
(MENDONCcedilA 1990) Da mesma forma do que ocorrem com as
rochas os desconfinamentos que ocorrem in situ liberam as massas de
solos para variaccedilotildees de contraccedilotildees e expansotildees sucessivas Estas
desagregaccedilotildees e a erosatildeo ocorrem nos solos residuais de granito das
regiotildees em estudo provocando instabilidades frequentes nos taludes e
encostas durante fortes chuvas principalmente durante a exposiccedilatildeo do
horizonte residual jovem puramente granular (C)
Portanto estas variaccedilotildees volumeacutetricas dependem diretamente do
teor de umidade inicial do solo conjuntamente com sua densidade
portanto do grau de consistecircncia e compacidade (CHEN 1988)
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados
A expansatildeo eacute a propriedade que certos solos possuem de sofrer
consideraacutevel variaccedilatildeo volumeacutetrica devido principalmente agraves variaccedilotildees
no teor de umidade e a presenccedila de minerais com propriedades fiacutesico-
quiacutemicas reativas agrave presenccedila de aacutegua Para Chen (1988) os fatores que
contribuem na expansatildeo satildeo divididos em a) intriacutensecos referentes agrave
mineralogia textura e estrutura b) extriacutensecos referentes aos fatores
atmosfeacutericos
Simplificadamente a expansatildeo tende a tracionar a estrutura ligante que
se encontra entre as partiacuteculas e conforme a grandeza e a natureza do
58
material ligante acabam por destruir por total esta estrutura
ocasionando em muitos casos um aumento significativo no volume do
material Na praacutetica muitos problemas em fundaccedilotildees ocorrem por estas
razotildees (SIMONS MENZIES 1981) Portanto eacute de se esperar que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas inibam a tendecircncia de expandir dos solos
inicialmente ateacute certo ponto ou seja ateacute que as cimentaccedilotildees sejam
destruiacutedas por estas A partir deste ponto os solos estatildeo desestruturados
e livres para expandir se ainda existir esta tendecircncia Nos solos
residuais de granito quanto maior eacute o grau de intemperismo mais fracas
satildeo as cimentaccedilotildees e em geral para estes solos as forccedilas expansivas
acabam por destruir facilmente as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas
(VAUGHAN KWAN 1984) Satildeo exceccedilotildees a esta regra os solos
proacuteximos da rocha matildee com pequeno grau de intemperismo onde as
propriedades hereditaacuterias da rocha matildee ainda dominam seu
comportamento e por isso as cimentaccedilotildees satildeo fortes (VAUGHAN
KWAN 1981) Estima-se que pequenas deformaccedilotildees menores do que
1 destruam por total as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (JARDINE
SYMES BURLAND 1984)
Outro aspecto importante eacute a remoccedilatildeo das tensotildees confinantes in situ
atraveacutes do desconfinamento Os solos tornam-se livres para expandir
acabam por romperem as ligaccedilotildees entre partiacuteculas preacute-existentes
levando o solo a uma irrecuperaacutevel perda de resistecircncia pois mesmo
que as tensotildees se recomponham ainda assim para se recuperar a
estruturaccedilatildeo perdida seratildeo necessaacuterias as mesmas condiccedilotildees tempo e
efeitos fiacutesico-quiacutemicos que as geraram durante a sua histoacuteria geoloacutegica
(CRUZ 1996)
O fenocircmeno de instabilidade volumeacutetrica causado por contraccedilatildeo
expansatildeo ou colapso do arcabouccedilo soacutelido devido agraves mudanccedilas no teor
de umidade estaacute fisicamente associado e complexamente influenciado
por vaacuterios fatores entre os quais se incluem o tipo de solo
condicionantes climaacuteticos e estados de tensotildees (DELGADO 1986
JUSTO et al 1984)
Para os solos sedimentares as expansotildees estatildeo correlacionadas a
altos teores de argila teores de umidade limite de liquidez e iacutendice de
plasticidade alta ficando em torno de 8 para materiais argilosos
sedimentares e insignificantes para arenosos Este modelo e esta ordem
de grandeza natildeo servem para os solos residuais Para os solos residuais
de origem graniacutetica tambeacutem foram identificadas tais tendecircncias de
variaccedilotildees volumeacutetricas associadas a sua condiccedilatildeo natildeo saturada e grande
permeabilidade (SEED WOODWARD LUNDGREN 1964)
59
Ferreira e Xavier Ferreira (2009) como ilustrado nas Figuras 15 e
16 mediram e analisaram as variaccedilotildees de volume causadas pelas
variaccedilotildees no teor de umidade em amostras indeformadas de vertissolos
argilo-siltosos do municiacutepio de Petrolacircndia no estado de Pernambuco
(BR)
Figura 15 ndash Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
A Figura 15 subdivide-se em zonas partindo de suas observaccedilotildees
como se exemplifica na zona ldquoardquo haacute pequena alteraccedilatildeo na umidade do
solo jaacute em ldquobrdquo haacute mudanccedila de umidade na periferia do solo em ldquocrdquo
apenas o nuacutecleo central manteacutem a umidade inicial por uacuteltimo na zona
ldquodrdquo haacute mudanccedila de umidade em todo o solo Sobre estas condiccedilotildees
analisam o avanccedilo da frente de umidade
60
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
Os mesmos autores utilizando os dados da Figura 16 chegaram agraves
seguintes conclusotildees
- A expansatildeo devido ao acreacutescimo de umidade eacute maior para o
solo com menor umidade inicial
- A ordem e a grandeza com que o solo eacute solicitado ou inundado
influenciam o valor da tensatildeo de expansatildeo
- A pressatildeo de expansatildeo a ser considerada no projeto deve ser
aquela que melhor representa a condiccedilatildeo de campo
- Em funccedilatildeo da umidade inicial e da tensatildeo vertical aplicada ao
solo agrave inundaccedilatildeo leva ao aumento de volume (expansatildeo) ou diminuiccedilatildeo
(colapso)
- O conjunto formado pelas curvas de inundaccedilatildeo sob tensatildeo
carregamento em umidade constante e dessecaccedilatildeo sobre tensatildeo
delimitam regiotildees de expansatildeo colapso e contraccedilatildeo
61
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes cimentantes
e as associaccedilotildees entre partiacuteculas
A mecacircnica dos solos tradicional desenvolvida para os solos
sedimentares natildeo tem dado uma resposta adequada nas anaacutelises que
envolvem solos estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas havendo
uma carecircncia de modelos representativos e uma grande dificuldade em
separar e comensurar os efeitos das cimentaccedilotildees de outros efeitos que
interferem nas propriedades mecacircnicas
A resistecircncia ao cisalhamento dos solos residuais depende de um
complexo mecanismo de resistecircncia diretamente vinculado agraves parcelas
mobilizadas pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas pelo acircngulo de atrito
interno pela coesatildeo aparente e verdadeira dos solos (Figura 17) Apesar
da expressatildeo geral das resistecircncias e do criteacuterio de ruptura de Mhor-
Coulomb serem na praacutetica adequados aos solos residuais as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas conferem uma estruturaccedilatildeo a estes solos
gerando padrotildees de comportamento que natildeo se enquadram no arcabouccedilo
teoacuterico desenvolvido para os solos sedimentares reconstituiacutedos e natildeo
estruturados (PRIETTO 2004)
Estas cimentaccedilotildees contribuem para o aumento da rigidez
diminuiccedilatildeo dos recalques e na melhoria das propriedades mecacircnicas dos
solos que por sua vez somados a outros agentes de uniatildeo
interpartiacuteculas formam as estruturaccedilotildees nos solos e os solos
estruturados naturalmente (CUCCOVILO COOP 1997) Segundo Gens
e Nova (1993) estes materiais pertencem a uma classe intermediaacuteria
entre a mecacircnica dos solos e das rochas
Por estas razotildees se empregaraacute uma breve tentativa de buscar
uma definiccedilatildeo mais adequada para os solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
O conceito definido por Bishop (1972) parece mais adequado
para a definiccedilatildeo dos solos estruturados do que o conceito de matriz
dominante muito utilizado para os solos sedimentares saturados
definidos por Terzaghi (1936)
Bishop (1972) definiu o solo coesivo como aquele em que as
forccedilas de uniatildeo interpartiacuteculas contribuem significativamente no
comportamento fiacutesico-mecacircnico do solo
Vaughan (1985 1988) complementa definindo um solo
estruturado como um solo que possui uma componente da resistecircncia e
rigidez que eacute independente da tensatildeo efetiva e porosidade e que se
comporta como se fosse devida agraves conexotildees fiacutesicas entre partiacuteculas
Portanto de uma forma geral a coesatildeo presente nos solos natildeo eacute devida
62
somente aos efeitos fiacutesicos provocados pela presenccedila dos argilo-
minerais no arcabouccedilo soacutelido mas sim tambeacutem causada por todas as
substacircncias ou agentes fiacutesicos que possam promover uniotildees entre
partiacuteculas permanentes ou temporaacuterias (BISHOP SKEMPTON 1950)
Completando esta tentativa de definiccedilatildeo Cruz (1996) lembra que
embora os solos estruturados tenham uma componente de coesatildeo
derivada da cimentaccedilatildeo a mesma deve ser diferenciada da coesatildeo
efetiva do solo que resulta das forccedilas eleacutetricas entre partiacuteculas (Figura
17) porque a segunda eacute reversiacutevel enquanto que a primeira uma vez
destruiacuteda soacute poderaacute se recompor em longo prazo e se os processos
quiacutemico-fiacutesicos semelhantes aos originais vierem a se repetir Estas
definiccedilotildees e as parcelas definidas estatildeo ilustradas de forma graacutefica e
matemaacutetica na Figura 17 partindo da equaccedilatildeo claacutessica das resistecircncias
de Mohr-Coulomb tentou-se separar os principais agentes e seus
mecanismos
Abaixo segue tentativa de ilustraccedilatildeo do comportamento
diferenciado dos solos residuais estruturados
63
Figura 17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento
Legenda
Onde
- Resistecircncia ao cisalhamento
- Tensotildees normal total e efetiva n5 Figura 17
c C ndash Intercepto coesivo
ctotal ndash Coesatildeo total (1+2+3 Figura 17)
ic - Parcela da coesatildeo devida ao efeito i
- Acircngulo de atrito interno do solo (7 4 e 6 Figura 17)
m - Acircngulo de atrito interno mobilizado ( csm ) n5
Figura 17
cs - Acircngulo de atrito interno no estado criacutetico constante do
material n7 Figura 17
- Acircngulo de dilataccedilatildeo do material n6 Figura 17
64
Na Figura 17 objetiva-se uma visualizaccedilatildeo dos diversos fatores fiacutesicos
(1 2 3 4 5 6 7 e 8) intervenientes na mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao
cisalhamento nas condiccedilotildees drenadas e natildeo saturadas e a formaccedilatildeo dos
provaacuteveis mecanismos de cada agente Ainda na Figura 17 em (A) solo
desestruturado portanto sem os efeitos que compotildee o intercepto
coesivo e em (B) estruturado e com a influecircncia das parcelas que
compotildee o intercepto coesivo
Maccarini (1993) lembra que a existecircncia de coesatildeo verdadeira
em solos residuais de granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas Vargas (1953) visa que no arcabouccedilo soacutelido estruturado
de granito as partiacuteculas natildeo estatildeo imersas em um meio viscoso como
no material puramente coesivo mas sim estatildeo ligadas principalmente
pelos ligantes presentes nas arestas ou concentrados nos contatos entre
as partiacuteculas caracteriacutestico do arcabouccedilo soacutelido com permeabilidade
aberta e porosa
As cimentaccedilotildees naturais podem ser encontradas nas mais diversas
formaccedilotildees geoloacutegicas como nos solos residuais areias cimentadas
argilas sensitivas cimentadas solos vulcacircnicos cimentados rochas
brandas alteraccedilotildees de rochas solos artificiais solos tropicais lateriacuteticos
e saproliacuteticos (LAGOIA NOVA 1993) Embora estas estruturaccedilotildees
devidas agraves cimentaccedilotildees possam ser originadas por processos distintos o
modo como estes materiais respondem aos carregamentos segue um
modelo similar (PRIETTO 2004) Estudos recentes revelam que o
comportamento do solo artificial (artificial bonded soil) pode ser muito
similar aos de solos residuais e rochas brandas (MACCARINI 1987)
As cimentaccedilotildees poderatildeo ocorrer tanto nos solos sedimentares
quanto nos residuais poreacutem nos solos sedimentares as cimentaccedilotildees natildeo
estatildeo relacionadas com as estruturas reliquiacuteares da rocha matildee Logo as
cimentaccedilotildees podem resultar de deposiccedilatildeo de substacircncias com poder
cimentante entre os contatos intergranulares de cristalizaccedilotildees
recristalizaccedilotildees formaccedilatildeo de novos minerais ou de complexas ligaccedilotildees
quiacutemicas entre materiais residuais da rocha matildee ou transportados que
coexistam em seu entorno (MITCHELL 1972) Por outro lado nos
solos residuais as cimentaccedilotildees satildeo vinculadas aos resquiacutecios de
estruturas reliquiares da forte coesatildeo ou coerecircncia da rocha matildee
decomposta e desintegrada por agentes de intemperismo naturais
(SANGREY 1972) Por isso para os solos residuais a formaccedilatildeo das
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas eacute muito mais complexa e poderaacute estar
associada tanto agrave formaccedilatildeo de novos minerais como as precipitaccedilotildees
em geral (MITCHELL 1973) Acredita-se que as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas ocorram em um sistema submetido a um campo de tensotildees em
65
condiccedilotildees de equiliacutebrio (ATKINSON 1993) Em seguida com o passar
do tempo estas substacircncias depositadas poderatildeo cristalizar recristalizar
e envelhecer devido a reaccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas aceleradas por mudanccedilas
de pressatildeo umidade temperatura aumentando cada vez mais e
continuamente o grau de ligaccedilatildeo entre as partiacuteculas (MITCHELL
1973) Por isso o processo das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas natildeo eacute
contiacutenuo inclusive depois de revertido poderaacute parte do mesmo ser
restaurado por processos como a cicatrizaccedilatildeo e a tixotropia Por isso eacute
uma variaacutevel dependente das condiccedilotildees climaacuteticas geograacuteficas e da
histoacuteria geoloacutegica da crosta terrestre (GUERRA GUERRA 1997)
As estruturas cimentantes satildeo compostas e possuem
principalmente como agentes cristalizantes os cimentos silicosos
calcaacuterios e ferruginosos com a presenccedila principal do carbonato de
caacutelcio e da siacutelica (Figura 18) Outros agentes cimentantes ocorrem como
os oacutexidos hidroacutexidos e carbonatos de ferro alumiacutenio magneacutesio titacircnio
baacuterio em forma de cloretos sais e sulfatos aleacutem da combinaccedilatildeo com
metais alcalinos como o potaacutessio soacutedio e o liacutetio (MITCHELL 1974)
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)
Abaixo segue breve discussatildeo sobre alguns agentes de
cimentaccedilotildees naturais especificando o agente fiacutesico-quiacutemico natural de
funccedilatildeo agregadora principal citando alguns pesquisadores que trataram do assunto
- Calcaacuterios devido ao cimento Calcaacuterio 3CaCO quimicamente
satildeo muito reativos e dissolviacuteveis depositam-se e desagregam-se
66
facilmente formando cimentaccedilotildees fracas (COOP ATKINSON 1993
FOOKES VAUGHAN 1986 FOOKES 1988)
- Silicosos devido ao cimento silicoso 32OSi formam solos
com coloraccedilatildeo amarelada e que possuem estado intermediaacuterio de
estabilidade fiacutesico-quiacutemico (CLOGH SITAR BACHUS 1981
MITCHELL SOLYMAR 1984 OrsquoROURKER CRESPO 1988)
- Ferruginosos e metaacutelicos devido ao cimento
metaacutelico 3232 OAlOFe eacute o mais resistente dos agentes
proporcionando uma cimentaccedilatildeo forte e boa resistecircncia agrave erosatildeo
portanto com pouca alterabilidade fiacutesico-quiacutemico eacute muito comum nos
perfis residuais tropicais (SANGREY 1972 LEROUEIL VAUGHAN
1990)
- Conecccedilotildees por pontes de silico-aluminatos (SANGREY 1972
MENDONCcedilA 1990)
- Organo-bioloacutegicos (carbono) aacutecidos orgacircnicos e o plasma
argilo-huacutemico por exemplo inclusive formando complexa misturas
minerais (BJERRUM 1967 MITCHELL 1976)
Na Figura 19 estatildeo ilustradas algumas microfotografias de
agentes cimentantes artificiais como ilustraccedilatildeo
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilatildeo devida agrave
calcita em (b) devida agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)
Um exemplo de estruturaccedilatildeo complexa foi dado por Casagrande
(1932) cuja ilustraccedilatildeo segue na Figura 20
67
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)
Nos solos residuais de granito ocorrem cimentaccedilotildees originadas
por agentes de ligaccedilotildees complexas entre metais e o siliacutecio que neste
caso formam cimentaccedilotildees meacutedias agrave fracas em uma ampla faixa de
densidade e porosidade com composiccedilatildeo quiacutemica mineraloacutegica diversa
Na grande maioria dos casos praacuteticos a coesatildeo verdadeira dos solos
estruturados de origem residual graniacutetica eacute devida a complexa interaccedilatildeo
entre os modos baacutesicos de atuaccedilotildees simultacircneas dos processos residuais
e da deposiccedilatildeo de agentes aglutinantes por transporte (SAXENA
LASTRICO 1978)
Denomina-se de estruturaccedilatildeo (structure) de um solo o efeito
conjunto das ligaccedilotildees entre partiacuteculas devidas aos agentes cimentantes e
adesivos (bonding) e do efeito do arranjo e distribuiccedilatildeo espacial
intergranular (fabric) que por sua vez eacute funccedilatildeo da densidade
embricamento entrosamento e do intertravamento entre partiacuteculas
(packing) de um solo pioneiramente definido por Mitchell (1976)
Segundo os morfologistas a estrutura diz respeito agrave agregaccedilatildeo de
partiacuteculas formando aglomerados que se separam segundo planos
adjacentes naturais de fraqueza considerando como unidades de organizaccedilatildeo os agregados (pedes) o fundo matricial e os caracteres
pedoloacutegicos
68
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974)
Legenda
Uniotildees fracas a) Dispersa e floculada b) Agregada poreacutem
desfloculada Uniotildees fortes c) Superfiacutecie e aresta floculada mas
dispersa d) Aresta com aresta floculada mas dispersa e) Superfiacutecie e
aresta floculada e agregada f) Aresta com aresta floculada e agregada
g) Superfiacutecie e aresta com aresta e aresta floculada e agregada
Devem-se separar os efeitos das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas e das
associaccedilotildees entre conjuntos de partiacuteculas (Figuras 21 e 23) As ligaccedilotildees
entre partiacuteculas (Figura 21) formam o que denominamos de
microestruturaccedilatildeo correlacionada ao iacutendice de vazios do solo e a
permeabilidade meacutedia da massa de solo Por outro lado as ligaccedilotildees
arranjos entrelaccedilamentos e ramificaccedilotildees entre grupos (Figura 23)
formam o que denominamos de macroestrutura associada agrave porosidade
natural do solo e a permeabilidade de fronteira (MITCHELL 1973) Por
isso os efeitos do arranjo espacial do arcabouccedilo soacutelido ainda se
subdividem em macroestrutura (macrofabric) que satildeo as
heterogeneidades estratificaccedilatildeo fissuras descontinuidades em geral
que formam poros muitas vezes visiacuteveis a olho nu e microestrutura
(microfabric) que satildeo as descontinuidades e heterogeneidades que precisam ser estudadas com o uso das lentes microscoacutepicas (COLLINS
MCGOWN 1974)
69
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Adaptado de
Cruz (1996)
70
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura
Fonte Adaptado de Collins e MCGown (1974)
Portanto um solo cimentado (bonded soil) eacute um solo sensiacutevel onde a
estrutura intriacutenseca natural ou artificial (structure = bonding + fabric) se
encontra preservada ou pelo menos parcialmente (BURLAND 1990)
Na Figura 22 ilustra-se um perfil residual caracteriacutestico dos solos
residuais (CRUZ 1996)
Diversos satildeo os fenocircmenos micro e macroestruturais presentes
nos solos residuais de granito os quais condicionam sua resposta
mecacircnica podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade
(Figura 23) a presenccedila de uma matriz silto-argilosa a condiccedilatildeo natildeo
saturada a quebra das cimentaccedilotildees e das partiacuteculas aleacutem da presenccedila de
pequenos blocos de rocha natildeo alterada (MACCARINI 1993)
As cimentaccedilotildees entre partiacuteculas formam estruturaccedilotildees que
poderatildeo formar arcabouccedilos soacutelidos estaacuteveis ou instaacuteveis fortes ou
fracos conforme a natureza quiacutemica e fiacutesica das ligaccedilotildees ocorridas
(INGLES 1962) Na Figura 23 ilustram-se alguns tipos de associaccedilotildees
Os solos colapsiacuteveis e expansiacuteveis por exemplo possuem uma grande
71
parcela das forccedilas de uniotildees entre partiacuteculas devidas agrave coesatildeo aparente e
a agentes instaacuteveis susceptiacuteveis as mudanccedilas no teor de umidade
provocadas por exemplo pela inundaccedilatildeo ou substacircncias reativas agrave
presenccedila de aacutegua por isso encontram-se sobre uma condiccedilatildeo meta-
instaacutevel (MENDONCcedilA 1990)
Ingles (1962) realizou um trabalho incansaacutevel a fim de separar a
verdadeira contribuiccedilatildeo das cimentaccedilotildees sobre as tensotildees efetivas
levando em conta os contatos entre partiacuteculas Propocircs um meacutetodo para
caacutelculo da forccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas aleacutem de uma anaacutelise da
estabilidade estrutural do arranjo do arcabouccedilo soacutelido segundo o aacutebaco
que segue pois a correta interpretaccedilatildeo da estabilidade do solo sobre a
presenccedila da aacutegua reproduz a natureza e a grandeza das forccedilas de uniatildeo
interpartiacuteculas do arcabouccedilo soacutelido de um solo
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilatildeo
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)
72
Figura 25 ndash Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1985) Maccarini (1993) e Reis (2004)
O grau de intemperismo e os efeitos da estruturaccedilatildeo agem
diretamente sobre as propriedades fiacutesicas dos solos residuais que por
sua vez refletem sobre as propriedades de compressibilidade resistecircncia
ao cisalhamento e de permeabilidade (hidraacuteulicas) destes solos
conforme pode ser constatado na Figura 25 a (MACCARINI 1993)
Na Figura 25b Sandroni (1985) utilizando envoltoacuterias obtidas
em testes drenados com amostras indeformadas submersas de solos
residuais do sudoeste do Brasil analisou os efeitos do intemperismo
sobre a resistecircncia ao cisalhamento Observa-se na Figura 25 que a
coesatildeo e o acircngulo de atrito saem de valores relativamente altos na
superfiacutecie decaem no meio do manto residual e voltam a crescer em
direccedilatildeo a rocha matildee O iacutendice de vazios e a compressibilidade diminuem
com a diminuiccedilatildeo do grau de intemperismo (Figura 25) Com o aumento
do teor de feldspato haacute aumento na resistecircncia ao cisalhamento ao
contraacuterio disto o teor de mica aumenta com o grau de intemperismo
diminuindo a resistecircncia ao cisalhamento (Figura 25)
Os materiais cimentados fisicamente caracterizam-se por
apresentarem um comportamento de rigidez resistecircncia e porosidade superiores quando comparados com os mesmos poreacutem que tenham sido
submetidos ao simples processo de deposiccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou
desestruturaccedilatildeo (MACCARINI 1993) Portanto quando os solos
estruturados satildeo submetidos a algum efeito fiacutesico ou quiacutemico como um
73
carregamento por exemplo que destrua suas cimentaccedilotildees estes tendem
a passar de um estado estruturado para um estado desestruturado assim
sendo fisicamente para termos de resistecircncia ao cisalhamento estes jaacute
natildeo seratildeo mais o mesmo material Na Figura 26 ilustra-se a mudanccedila de
estado devido agrave quebra das cimentaccedilotildees
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees
Fonte Atkinson (1996)
Ressalta-se que o estado de tensotildees da regiatildeo em amarelo da
Figura 26 soacute pode ser alcanccedilado devido aos efeitos das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas (ATKINSON 1996) O comportamento estruturado
acima da CSL alcanccedilando o estado de pico com posterior quebra das
cimentaccedilotildees que estruturavam os solos e a migraccedilatildeo das tensotildees ateacute o
regime estacionaacuterio residual sobre a linha de estados criacuteticos (CSL) eacute
visualizado na Figura 26
Vargas (1953) foi pioneiro em pesquisas sobre solos residuais e
denominou esta tensatildeo que limita a quebra das cimentaccedilotildees de tensatildeo
de cedecircncia (yield stress) que pode ser visualizada no ponto A da
Figura 26
233 O comportamento geo-mecacircnico
Estudos modernos indicam que esta tensatildeo de cedecircncia eacute mobilizada no campo das pequenas deformaccedilotildees Poulos e Davis
(1974) seguido por Atkinson (1996) estudaram materiais cimentados
de diversas origens confirmando que de uma forma geral para
deformaccedilotildees menores do que 1 as cimentaccedilotildees satildeo totalmente
removidas Jardine Symes e Burland (1984) indicaram em suas
74
pesquisas que para valores de tensatildeo menor do que a tensatildeo de cedecircncia
(yield point) os solos cimentados tendem a ser muito riacutegidos sendo que
pequenas deformaccedilotildees na ordem de 01 mobilizam a tensatildeo de
cedecircncia (JARDINE POTTS FOURIE BURLAND 1986
ATKINSON 1996)
Uma das primeiras tentativas em separar os efeitos da coesatildeo por
cimentaccedilotildees e o acircngulo de atrito interno sobre o mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento dos solos estruturados foi agrave de
Schmertmann e Osterberg (1960) em um trabalho muito interessante
Utilizando solos cimentados os autores estudaram o espaccedilo tensatildeo-
deformaccedilatildeo e depois de diversos ensaios mecacircnicos separaram estes
solos em trecircs grupos de curvas conforme a Figura 27 (grupos I II III)
Observa-se na Figura 27 a distribuiccedilatildeo entre o atrito e as cimentaccedilotildees
sobre a mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento Segundo os autores
a curva I (Figura 27) desenvolve-se inicialmente com um
comportamento riacutegido e elaacutestico quebrando cimentaccedilotildees ateacute a
formaccedilatildeo da tensatildeo de cedecircncia no pico da curva onde apoacutes ocorre a
plastificaccedilatildeo do material eacute a que melhor representa os solos
estruturados Ateacute a tensatildeo de cedecircncia (yield stress) a resistecircncia ao
cisalhamento eacute governada pelas cimentaccedilotildees apoacutes passa gradualmente
este domiacutenio para o acircngulo de atrito interno respectivamente
desestruturando o arcabouccedilo soacutelido (ATKINSON BRANSBY 1978
LEROUEIL VAUGHAN 1990)
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Adaptado de Maccarini (1992)
75
O comportamento da curva e a rigidez dos solos dependem do
tipo e do niacutevel de tensotildees aplicadas a quebra das cimentaccedilotildees poderaacute
ser ocasionada por tensotildees isotroacutepicas (confinantes) ou anisotroacutepicas
(cisalhantes) (ZIENKIEWICZ TAYLOR 1994)
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)
76
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)
77
Comparaccedilotildees entre estados estruturados e desestruturados com o
mesmo teor de umidade e iacutendice de vazios inicial foram feitas por
Bishop e Henkell (1951) Autores como Schofield e Wroth (1968)
Houlsby (19811982) Burland (1990) e Atkinson (1996) analisaram os
efeitos da estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido atraveacutes da curva normal
intriacutenseca do solo Mais recentemente a medida indireta da resistecircncia agrave
traccedilatildeo obtida pelo ensaio de compressatildeo diametral tornou-se muito
satisfatoacuteria para mediccedilotildees da coesatildeo (SANGREY 1972 MACCARINI
1987) Outra estimativa muito usual eacute obter a envoltoacuteria de ruptura
utilizando o ensaio de cisalhamento direto para os solos estruturados
nas condiccedilotildees naturais e inundadas removendo por tanto os efeitos da
coesatildeo aparente Exemplificando as Tabelas 4 e 5 trazem uma siacutentese do
trabalho de alguns pesquisadores A Tabela 6 traz uma siacutentese da
pesquisa de Higashi (2006) Ainda na Tabela 4 Higashi (2006)
sintetizou os trabalhos de Davison Dias (1987) Dias e Gheling (1983)
Bastos (1991) Raimundo (2002) Bevilaqua (2004) Santos (2007) que
utilizaram o ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees naturais e
inundados para solos residuais derivados do clatilde graniacutetico da regiatildeo sul
do Brasil
Outro aspecto importante diz respeito agrave condiccedilatildeo natildeo saturada
dos materiais estruturados Tentar-se-aacute fazer uma abordagem superficial
sobre este fenocircmeno Simplificadamente a aacutegua dos solos subdivide-se
em livre e retida Com a secagem dos solos a aacutegua livre eacute transportada
dos vazios por evaporaccedilatildeo ou gravidade poreacutem a aacutegua retida permanece
aderida agraves partiacuteculas devido agraves forccedilas capilares e eletroquiacutemicas
(SCHREIMER 1988) Na proporccedilatildeo que o solo continua secando
ocorre uma tendecircncia de contraccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e a aacutegua por
sua vez tem a tendecircncia em ocupar os menores vazios assim
diminuindo cada vez mais o raio dos meniscos capilares na interface ar-
aacutegua consequentemente deixando a aacutegua cada vez mais aderida agraves
partiacuteculas Estes efeitos aumentam continuamente enquanto o teor de
umidade diminui e interferem de forma significativa na liberdade de
movimento do arcabouccedilo soacutelido acabando por ldquoprenderrdquo as partiacuteculas
soacutelidas umas agraves outras equivalendo-se a uma ligaccedilatildeo interpartiacuteculas
(CRUZ 1996) Este complexo sistema de interaccedilatildeo ocasiona o que
denominamos de coesatildeo aparente Estes efeitos satildeo reduzidos a valores
muito pequenos com a entrada da aacutegua nos vazios portanto eacute um estado
temporaacuterio e natildeo deve ser computado como um mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento verdadeiro e permanente dos solos Nos
solos residuais de granito a macroestrutura eacute muito sensiacutevel agrave presenccedila
de aacutegua e poderaacute desagregar raacutepida e bruscamente na presenccedila desta
78
Este fenocircmeno eacute muito complexo e um tanto ainda desconhecido
dependente de muitas variaacuteveis como a entrada do ar no sistema e os
agentes fiacutesico-quiacutemicos e termodinacircmicos como observar-se na Figura
29 Muitos trabalhos relevantes foram realizados como por exemplo os
trabalhos de Fredlund e Morgenstern (1977)
Para Cruz (1996) os solos natildeo saturados satildeo regidos pelo excesso
de tensatildeo sobre a tensatildeo do ar )( aru as tensotildees que ocorrem nas
aacutereas de contato ( verdadeiro ) e a accedilatildeo da succcedilatildeo matricial )( aacuteguaar uu
( u ) rarr )( tgc 1 e 2
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2)
Fonte Terzaghi Peck Mesri (1996)
Figura 28 ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a
pressatildeo no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua
Fonte Cruz (1996)
Cruz (1996) na Figura 28 traz uma associaccedilatildeo das tensotildees
desenvolvidas em solos natildeo saturados sintetizando autores como
Bishop et al 1964 Vaughan 1973 Sherard 1981 apud VAUGHAN
1990 Muitas equaccedilotildees foram propostas para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento dos solos natildeo saturados partindo de Bishop
(1959) que por sua vez emanou dos princiacutepios das tensotildees efetivas de
79
Terzaghi (1923) e da equaccedilatildeo de Mohr-Coulomb Abaixo se
exemplificam as duas hipoacuteteses
)( Waa uuu rarr tan))(( waa uuuc
3 e 4
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4)
Fonte Bishop Alpan Blight Donald (1960)
Onde
Tensotildees normais efetivas
Tensotildees normais totais
u Tensotildees neutras ou poro-pressatildeo
Paracircmetro dependente do grau de saturaccedilatildeo da amostra
au Tensatildeo no ar
wu Tensatildeo na aacutegua
)( wa uu - Succcedilatildeo matricial (FREDLUND MORGENSTERN 1977)
- Acircngulo de atrito interno do solo nas condiccedilotildees efetivas
Observa-se que solos ressecados em geral trincam e neste caso
a resistecircncia da massa deste solo fissurado deve ser considerada sobre
outro enfoque fiacutesico (CRUZ 1996)
Figura 29ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Adaptado de Fedlund e Rahardjo (1993)
80
Muitos modelos fiacutesicos teoacutericos tecircm sido elaborados na tentativa
de explicar o complexo mecanismo de resistecircncia ao cisalhamento e
compressibilidade do arcabouccedilo soacutelido dos solos estruturados
Parece que todos os modelos modernos originam-se da
interpretaccedilatildeo preconcebida de Vargas em 1953
Vargas (1953) brilhantemente chamou atenccedilatildeo sobre a
importacircncia da accedilatildeo das forccedilas de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas nos
solos Concluindo que diferentemente das argilas sedimentares preacute-
adensadas em que o estado de preacute-adensamento estaacute correlacionado
diretamente agrave histoacuteria de tensotildees das mesmas os solos residuais
estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas apesar de se encontrarem
num estado similar ao preacute-adensado sedimentar possuem uma notaacutevel
diferenciaccedilatildeo pois o seu estado de preacute-adensamento natildeo possui ligaccedilatildeo
direta com a histoacuteria de tensotildees mas sim com as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas (estruturaccedilotildees) Por isso para os solos residuais estruturados
Vargas (1953) denominou a tensatildeo de preacute-adensamento destes de
tensatildeo de preacute-adensamento virtual
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)
Devido agrave tensatildeo de preacute-adensamento estes solos apresentam
tensotildees efetivas maiores do que a tensatildeo efetiva promovida pelo
81
confinamento esperada devido ao peso proacuteprio dos solos acima deste
ponto conforme se pode observar na figura 30 que traz dados da
pesquisa de Maccarini (1980) Apesar deste progresso no entendimento
da compressibilidade dos solos estruturados ainda existem muitas
lacunas em aberto e o processo real ainda natildeo estaacute totalmente entendido
pela engenharia atual (BRESSANI 1990)
Experimentalmente muito do exposto sobre compressibilidade
estaacute confirmado Para a compressibilidade a mesma lei ou seja a teoria
do adensamento de Terzaghi (1925) que governa as argilas
sedimentares eacute vaacutelida para os solos residuais Aparentemente as curvas
de compressibilidade dos solos residuais satildeo semelhante aacutes curvas de
argilas sedimentares (MACCARINI 1993)
Na Tabela 7 segue os ensaios de compressatildeo axial confinada
(ensaio de adensamento) e os valores da tensatildeo de preacute-adensamento
virtual determinada pelo meacutetodo de Pacheco Silva (ABNT 1990) e dos
iacutendices de compressatildeo e de recompressatildeo para solos residuais de
granito da regiatildeo sul do Brasil sintetizados por Higashi (2004)
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)
Maccarini (1987) no Imperial College (UK) realizou ensaios
com solos artificiais composto por quartzo caulim queimado a 1100˚C
e como agente ligante uma lama de caulim natural aquecido em
82
diversas temperaturas com tempos variados controlando a porosidade e
o grau de cimentaccedilotildees com teacutecnicas especiacuteficas assim natildeo dependendo
das complicaccedilotildees de amostragem e uniformidade de amostras naturais
Realizou uma campanha de ensaios compostas por compressotildees
uniaxiais natildeo confinadas diametrais e triaxiais submetendo os solos a
carregamentos nos campos isotroacutepicos e anisotroacutepicos visando mapear
os pontos de quebra das cimentaccedilotildees separar os efeitos da porosidade
da componente de ligaccedilatildeo do grau e da degradaccedilatildeo do agente
cimentante
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)
83
Entretantos aspectos em sua pesquisa avistou dois pontos
caracteriacutesticos ldquofirst bond yield line and second or final bond yield
linerdquo o primeiro marcava o iniacutecio da quebra das cimentaccedilotildees e o
segundo a destruiccedilatildeo total destas Por sua vez estes pontos separavam o
espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo em trecircs regiotildees distintas (I II e III)
A Tabela 8 traz uma siacutentese da anaacutelise das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees A primeira caracterizada por todas as cimentaccedilotildees estarem
intactas a segundo intermediaacuteria caracterizada pela mudanccedila de
mecanismo devido agrave quebra gradual das cimentaccedilotildees e
concomitantemente mobilizaccedilatildeo do acircngulo de atrito e a terceira com
todas as cimentaccedilotildees destruiacutedas
Vaughan (1985) e Maccarini (1987) com estas conclusotildees
experimentalmente abriram espaccedilo traccedilando o caminho para que
diversos pesquisadores mundo a fora formulassem hipoacuteteses e modelos
fiacutesicos para os solos estruturados
Entre tantas hipoacuteteses se descreveraacute sucintamente os dois
principais modelos atuais aplicados para analises de solos estruturados
o modelo de Leroueil e Vaughan (1990) para compressibilidade e o
modelo de Coop e Atkinson (1993) para tensotildees e deformaccedilotildees
Leroueil e Vaughan (1990) utilizaram areais artificiais
cimentadas por carbonato de caacutelcio fazendo uso de diversos ensaios de
compressatildeo isotroacutepica e compressatildeo confinada para estudo das relaccedilotildees
entre tensotildees e deformaccedilotildees concomitantemente cruzando dados
obtidos para os solos naturalmente cimentados com outros solos
artificialmente cimentados identificaram no espaccedilo tensatildeo meacutedia e
iacutendice de vazios dois espaccedilos caracteriacutesticos e diferenciados para um
mesmo solo comum aos solos artificiais e naturalmente estruturados
como ilustrado na Figura nuacutemero 31
O espaccedilo possiacutevel agrave estrutura eacute visualizado pela regiatildeo hachurada na
Figura 31 onde os solos estatildeo sobre influecircncia das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e da tensatildeo de preacute-adensamento virtual e o espaccedilo
desestruturado possiacutevel a todos os estados estruturais onde jaacute natildeo
existem mais influecircncias das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (Figura 31)
84
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturados
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios e
Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)
Ainda na Figura 31 eacute possiacutevel visualizar a linha de compressatildeo que
separa as duas regiotildees e o ponto Y que eacute a tensatildeo de cedecircncia que por
sua vez eacute correspondente agrave tensatildeo de preacute-adensamento virtual (CRUZ
1996)
Coop e Atkinson (1993) utilizando ensaios de cisalhamento e
compressatildeo triaxial estudaram a relaccedilatildeo entre tensotildees e deformaccedilotildees de
materiais naturalmente cimentados e concluiacuteram que esta relaccedilatildeo eacute
dependente fundamentalmente do estado inicial do material em relaccedilatildeo agrave
curva de plastificaccedilatildeo e agrave linha de estado criacutetico no estado estruturado
Com base nisso idealizaram um comportamento para os solos com
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas dividindo seu comportamento em trecircs
classes de niacuteveis principais com relaccedilatildeo agrave linha de estado criacutetico e a
curva de plastificaccedilatildeo como ilustrado na Figura 32
A primeira classe (1 na Figura 32) delimita o comportamento dos
solos em que o cisalhamento se daacute como se o solo natildeo fosse cimentado ou seja a tensatildeo efetiva aplicada eacute tatildeo alta que ultrapassa o limite de
resistecircncia proporcional (yield point) superando tambeacutem a tensatildeo de
cedecircncia plastificando o material durante a compressatildeo isotroacutepica
tambeacutem denominado de fabric-dominated
85
A segunda classe (2 na Figura 32) acontece para um estado de
tensotildees efetivas intermediaacuterio no qual a quebra das cimentaccedilotildees se daraacute
durante o cisalhamento concomitantemente com a mobilizaccedilatildeo gradual
do atrito e a partir do ponto de plastificaccedilatildeo a resistecircncia seraacute
governada pelo atrito entre as partiacuteculas pois a colaboraccedilatildeo da
cimentaccedilatildeo eacute muito pequena A curva tensatildeo deformaccedilatildeo caracteriza-se
inicialmente por um pronunciado regime elaacutestico seguido por ponto de
plastificaccedilatildeo
Na terceira classe (3 na Figura 32) o material eacute cisalhado a
baixos niacuteveis de tensatildeo efetiva em relaccedilatildeo ao grau das cimentaccedilotildees que
agora governa seu comportamento e a relaccedilatildeo tensatildeo e deformaccedilatildeo eacute
pronunciada pela formaccedilatildeo de acentuada tensatildeo de pico tambeacutem
denominado material bonding-dominated
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson 1993 a) Trajetoacuteria
de tensotildees b) Espaccedilo tensotildees-deformaccedilotildees Fonte Coop e Atkinson
(1993)
Estudos recentes revelam que o aumento das cimentaccedilotildees ou das
tensotildees confinantes aumenta a resistecircncia ao cisalhamento dos solos e
estatildeo associadas agrave formaccedilatildeo de uma resistecircncia de pico bem definida
aumentando agrave tendecircncia agrave fragilidade rigidez e que por outro lado
diminuem a dilataccedilatildeo e a tendecircncia ao excesso de poro-pressatildeo negativa
(HAERI HAMIDI ASGHARI HOSSEINI TOLL 2005)
Prietto (2004) confirmou o que Sangrey (1972) e Vaughan (1988) jaacute haviam observado em partes depois de uma campanha de ensaios de
compressotildees e triaxiais seguido de anaacutelises estatiacutesticas sobre uma
grande quantidade de ensaios jaacute realizados pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul ao longo dos uacuteltimos anos concluiu que o
comportamento fraacutegil e riacutegido observado para tensotildees de confinamento
86
baixa muda de forma gradual para duacutectil e plaacutestico agrave medida que as
tensotildees confinantes aumentam Que de uma forma geral o
comportamento tensatildeo-deformaccedilatildeo de um solo cimentado pode ser
descrito como sendo inicialmente muito riacutegido e linear ateacute o ponto de
plastificaccedilatildeo (yield surface ou yield locus) que eacute bem definido a partir
do que o solo experimenta deformaccedilotildees plaacutesticas crescentes ateacute a
ruptura que ocorre de modo fraacutegil O comportamento poacutes-pico sugere a
existecircncia de estado uacuteltimo onde a tensatildeo desvio e a deformaccedilatildeo
volumeacutetrica se tornam estaacuteveis com a deformaccedilatildeo axial (PRIETTO
2004)
234 A anisotropia e a heterogeneidade
A anisotropia eacute um fenocircmeno que faz com que as caracteriacutesticas
intriacutensecas e essenciais de algum material dependam da direccedilatildeo em que
ocorrem as propagaccedilotildees de determinado fenocircmeno fiacutesico
Obviamente pode-se imaginar que haacute uma relaccedilatildeo direta entre
anisotropia e heterogeneidade
O conceito de heterogeneidade denota por si proacuteprio o
significado da mecacircnica do natildeo contiacutenuo (descontiacutenuo) que estuda o
comportamento da massa de um material que eacute composto por partes de
diferente natureza sendo sobre certo ponto de vista uma perfeita
descriccedilatildeo para os solos residuais que por isso resiste e comporta-se de
maneira desuniforme (MELLO 1973)
Casagrande e Carrilho (1944) distinguiram dois tipos de
anisotropias A anisotropia inerente que ocorre devido agraves caracteriacutesticas
preferenciais de orientaccedilatildeo das partiacuteculas e de seus constituintes durante
a formaccedilatildeo do solo E a anisotropia induzida que se deve agraves causas
fiacutesicas transformadoras da estrutura original que atuaram e atuam no
solo durante sua histoacuteria geoloacutegica Para os solos sedimentares a
anisotropia eacute vinculada a sua formaccedilatildeo e histoacuteria de tensotildees por outro
lado para os solos residuais a anisotropia estaacute vinculada agrave configuraccedilatildeo
herdada pela rocha matildee (REIS 2004)
Maccarini (1980) valendo-se de ensaios de cisalhamento direto
analisou em laboratoacuterio as caracteriacutesticas anisotroacutepicas de um solo
residual gnaacuteissico jovem do campo experimental da PUCRJ Os ensaios
foram realizados com solo na umidade natural o acircngulo entre a
superfiacutecie de ruptura induzida e os planos de xistosidade do solo (β)
foram fixados em 0˚ 45˚ ou 90˚ A Tabela 9 mostra os valores de
coesatildeo e acircngulo de atrito encontrados para os diferentes valores de (β)
87
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)
O autor conclui que os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento natildeo
foram significativamente afetados e que houve deformaccedilotildees na ruptura
menores nas direccedilotildees das xistosidades (MACCARINI 1980)
Seguindo uma tendecircncia outros muitos pesquisadores como Reis
(2004) Reis e Azevedo (1999) Pastore (1992) Maciel (1991) Costa
Filho e De Campos (1991) Vaughan e Kwan (1984) Houmlek (1983)
Maccarini (1980) Donath (1964) acharam mais comportamento
isotroacutepico do que anisotroacutepico nas massas de solos analisadas somente
encontrando significantes anisotropias nos solos residuais de granito e
gnaisse no que se refere agrave componente ligada ao intercepto coesivo
Estes solos por possuiacuterem uma aparecircncia heterogecircnea nos
induzem a achar tambeacutem que satildeo anisotroacutepicos o que natildeo se confirmou
experimentalmente pelos menos para os solos residuais oriundos do clatilde
graniacutetico brasileiro
Abaixo segue alguns dados ilustrativos de diversos autores que
procuraram comportamentos anisotroacutepicos conforme as xistosidades
estratificaccedilotildees e o grau de intemperismo dos solos residuais de gnaisses
e granitos (Tabelas 10 11 12e 13)
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho e De Campos (1991)
88
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)
Tabela 12 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)
89
Tabela 13 ndash Siacutentese dos resultados obtidos comparando as
propriedades da massa de solo com um plano de fraqueza composto por
material argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)
Partindo da presunccedilatildeo de que os solos residuais tendem a preservar a
estrutura reliquiar herdada da rocha matriz podemos entatildeo dizer que a
heterogeneidade presente em tais solos seraacute reflexo direto da
heterogeneidade da rocha matildee Deste pressuposto uma possiacutevel
explicaccedilatildeo aparece pois as rochas sem foliaccedilatildeo ou acamamentos como
os granitos basaltos metabasaltos e argilitos tendem a ser mais
uniformes ou apresentarem nucleaccedilotildees ou blocos mais ou menos
alterados numa massa de solo jaacute desagregada Jaacute os solos derivados de
rochas metamoacuterficas podem apresentar uma heterogeneidade de
comportamento associada agrave xistosidade foliaccedilatildeo bandeamento
composicional etc comuns nos xistos migmatitos folhelhos e
gnaisses ilustramos um exemplo na Figura 33 (PASTORE et al 1994
CRUZ 1996)
90
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz (1996)
Ainda quanto agrave anisotropia induzida Vaughan et al (1988)
afirmou que o efeito de tensotildees preacutevias as quais os solos residuais
tenham sido submetidos durante sua formaccedilatildeo seraacute pequeno pois
segundo o autor haveraacute um descarregamento vertical menor do que o
descarregamento horizontal e durante o intemperismo estes efeitos
anulam qualquer efeito anterior de tensotildees preacutevias estando portanto a
estrutura atual em equiliacutebrio e associada ao seu atual estado de tensotildees
Por outro lado Cruz em 1996 afirma que a dilataccedilatildeo iraacute ocorrer na
direccedilatildeo vertical ficando impedida na direccedilatildeo horizontal devido agrave
liberaccedilatildeo de minerais expansivos durante o processo de intemperismo
ocorrendo agrave tendecircncia do estado de repouso (Ko) aproximar-se do
estado passivo (Kp)
Atenta-se que os autores divergem quanto agrave direccedilatildeo hipoteacutetica do alivio das tensotildees
91
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL
31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem
A abordagem experimental constitui a base soacutelida sobre a qual o
arcabouccedilo conceitual e os modelos constitutivos devem ser construiacutedos
pois permite a identificaccedilatildeo das diferentes variaacuteveis do comportamento
geoteacutecnico e a avaliaccedilatildeo dos seus efeitos relativos isolados e acoplados
sobre as principais propriedades dos materiais tanto para solos
sedimentares quanto para os residuais
A essecircncia da experimentaccedilatildeo eacute a procura pelo modelo
experimental mais realista e representativo de um fenocircmeno em estudo
cujas conclusotildees satildeo fundamentadas na observaccedilatildeo e no raciociacutenio
loacutegico
Por isso satildeo fuacuteteis e cheias de erros as ciecircncias que natildeo nascem
da experimentaccedilatildeo matildee de todo conhecimento (DA VINCI 1452-
1519)
O principal enfoque do trabalho eacute pesquisar solos com coesatildeo
verdadeira proporcionada pela estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido devido
agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Neste sentido os solos residuais
provenientes do clatilde granito abundantes na regiatildeo sul essencialmente
foram uma opccedilatildeo de pesquisa ideal visto a tendecircncia que esta rocha
matildee possui em formar solos residuais granulares sem a presenccedila ou
com uma presenccedila miacutenima de argilo-minerais portanto potencialmente
estes solos seriam capazes de formar os solos que se desejava Na
praacutetica ocorreu um pouco diferente Encontrou-se uma grande
influecircncia da coesatildeo aparente devido a sua condiccedilatildeo natildeo saturada pois
estes solos ocorriam em encostas naturais acima da linha do lenccedilol
freaacutetico Deparou-se tambeacutem com uma presenccedila significativa de argilo-
minerais ao longo do manto residual para as amostras estudadas
Na praacutetica antes de se comeccedilarem os serviccedilos de campo
propriamente ditos procurava-se identificar zonas passiacuteveis de estudos
escolhendo e descartando regiotildees utilizando como principais recursos
Mapeamento de cadastro Geoteacutecnico encontrado em Santos (1997)
Figura 39 paacutegina 99 Figura 38 extraiacuteda do Mapa Geoloacutegico do Estado
de Santa Catarina de 1986 (escala 1500000) paacutegina 98 Mapa
geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina de Caruso Junior escala 1100000
(1993) Utilizavam-se inclusive resultados dos ensaios de cisalhamento
direto jaacute realizados em solos semelhantes como os de Bevilaqua (2004)
92
e os de Dias e Gehling (1985) Ainda para descartar regiotildees onde se teria
a possibilidade de ocorrer solos com valores de coesatildeo aparente
elevada ou alguma outra propriedade indesejada natildeo obstante
seguiram-se algumas recomendaccedilotildees do experiente geoacutelogo e ex-
professor da UFSC Vitor Hugo Teixeira
Alguns criteacuterios de escolha foram estabelecidos como
- Maciccedilos constituiacutedos por solos residuais preservados expostos
em corte haacute pouco tempo pois assim se teriam poucas chances de
alteraccedilotildees em sua estrutura natural
- Rocha matildee pertencente ao clatilde graniacutetico o que daria grandes
chances de se encontrar solos granulares com pouca presenccedila de argilo-
minerais Assim quando se achasse coesatildeo verdadeira na massa de solo
poder-se-ia supor que esta fosse principalmente devida a algum agente
de cimentaccedilatildeo entre as partiacuteculas
- Rocha matildee semelhante para os solos ou pelo menos do mesmo
clatilde graniacutetico assim poder-se-ia comparar e extrapolar dados
- Certa proximidade da Universidade Federal por questotildees de
custo-benefiacutecio
Depois de selecionadas tais regiotildees procuravam-se taludes
escavados haacute pouco tempo visando o miacutenimo de alteraccedilotildees na massa de
solo
Natildeo se teve dificuldades em localizar encostas naturais expostas
haacute pouco tempo agraves intempeacuteries pois haviam ocorrido muitos
deslizamentos devido agraves grandes chuvas que assolaram o estado em
novembro do ano de 2008
Desejava-se tambeacutem que o manto residual de solo fosse
constituiacutedo por materiais com propriedades geoteacutecnicas governantes
variando dentro de uma ampla faixa de valores e que natildeo fossem
constituiacutedos por uma textura grosseira para que natildeo se tornasse inviaacutevel
a moldagem dos corpos de prova em laboratoacuterio portanto se procurava
solos com textura variando de meacutedia a fina sem presenccedila de materiais
grosseiros como pedregulhos e areia grossa Que a coesatildeo fosse
governada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e que natildeo desagregasse
em presenccedila da aacutegua o que foi muito difiacutecil na praacutetica
Das regiotildees exploradas encontraram-se os materiais
compatiacuteveis com o que se desejava em quantidade suficientemente
razoaacutevel para pesquisa somente na regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara
(Figura 37) Natildeo obstante incluiu-se no trabalho como valores
comparativos tambeacutem os dados de pesquisa exploratoacuteria realizada nas
regiotildees rejeitadas como as regiotildees de Florianoacutepolis e Colocircnia Santana
(Figura 37 paacuteg97)
93
O programa de saiacutedas de campo para coleta de amostras foi
realizado durante o periacuteodo de setembro de 2009 ateacute abril de 2010 Os
serviccedilos de campo em geral foram bem dificultosos pois as regiotildees
eram de difiacutecil acesso e as estaccedilotildees muito chuvosas Os ensaios de
laboratoacuterio iniciaram em outubro de 2009 e se estenderam ateacute junho de
2010
A primeira etapa dos serviccedilos foi o procedimento padratildeo de
coleta de material considerando-se todas as premissas expostas acima
escolhiam-se dentro da encosta recentemente exposta lugares onde
visivelmente tinham ocorrido menores perturbaccedilotildees Nestes lugares
para obtenccedilatildeo de material de coleta escavava-se eliminando a capa
superficial com aproximadamente 50cm sujeita as variaccedilotildees
volumeacutetricas devido agraves mudanccedilas no teor de umidade e ao transporte de
materiais devido principalmente agrave erosatildeo agente que atua intensamente
nestes solos inclusive com formaccedilatildeo intensa de voccedilorocas Tambeacutem se
rejeitavam material aparentemente coluvionar ou de outras origens
sedimentares
As amostras deformadas foram coletadas em sacos plaacutesticos
visando ensaios de caracterizaccedilatildeo Amostras indeformadas em forma de
blocos envoltas por sacos plaacutesticos acomodadas em caixas de madeira
cobertas por serragem posteriormente armazenadas dentro da cacircmara
uacutemida visando agrave integridade e representatividade segundo a
preservaccedilatildeo do teor de umidade natural Posteriormente objetivava-se
extrair e moldar destas amostras corpos de prova para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de perda de massa por imersatildeo em aacutegua expansatildeo cisalhamento
direto e compressatildeo diametral Foram coletados em torno de 35 blocos
indeformados com volume cuacutebico aproximado de 15x15x15cm Devido
agraves fracas cimentaccedilotildees de alguns solos houve muitas quebras de blocos e
amolgamentos
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA
94
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9 (direita)
Procurou-se seguir as recomendaccedilotildees teacutecnicas vigentes
conforme a NBR 96041986b NBR 982097 NBR 64571986a BSI
13771975 e ASTM STP 479
Destes 35 blocos foram aproveitados apenas 27 (vinte e sete)
amostras indeformadas O inaproveitamento se deve as chuvas quebra
de blocos choques acidentais objetivos exploratoacuterios e retrabalhos
diversos Nas Figuras 34 e 35 ilustram-se exemplos de amostragem
Ainda em campo fazia-se um preacute-teste inundando uma
pequena amostra de solo em um pote de aacutegua Descartavam-se solos
com desagregaccedilotildees significativas Com este procedimento visava-se
evitar que se coletassem solos extremamente sensiacuteveis a presenccedila de
aacutegua
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)
Devido agrave utilizaccedilatildeo do conceito de perda de massa por imersatildeo
ainda em campo como criteacuterio de seleccedilatildeo das amostras neste momento
se introduz este conceito
Partiu-se do pressuposto de que um solo com cimentaccedilotildees entre partiacuteculas onde o agente cimentante natildeo eacute removiacutevel pela aacutegua pelo
menos em um curto periacuteodo de tempo deveraacute se manter estruturado
mesmo sem tensotildees confinantes ao seu entorno ou quando submerso em
aacutegua como exemplificado na Figura 36 Segundo Maccarini (1996) um
material cimentado deve apresentar uma resistecircncia agrave traccedilatildeo verdadeira
95
mesmo quando a tensatildeo efetiva eacute nula ilustra-se este conceito na Figura
36
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira
Fonte Atkinson (1996)
Assim sendo como natildeo existe normativa de procedimento deste
ensaio utilizando amostras naturalmente estruturadas determinou-se que
os solos que se mantivessem estruturados apoacutes o periacuteodo de 48 horas
imersos ou que pelo menos que se apresentassem com perda de massa
por imersatildeo em aacutegua (PMI) menor do que 10 seriam considerados
materiais possuidores de uma coesatildeo verdadeira significativa e
provavelmente sustentar-se-iam intactos durante os procedimentos dos
ensaios mecacircnicos Estes solos satildeo denominados selecionados Os solos
que desagregavam durante o ensaio eram rejeitados e denominados
como tal Por estas razotildees fazia-se o preacute-teste
Genericamente se poderia supor que os solos selecionados satildeo
possuidores de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas ou de coesatildeo argilo-mineral
significativa De outra forma para os solos rejeitados poder-se-ia fazer
uma tentativa de classificaccedilatildeo separando-os segundo as quatro
principais causas hipoteacuteticas de desagregaccedilatildeo da seguinte forma natildeo
possuem ligaccedilotildees devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas suas partiacuteculas
estatildeo ligadas por forccedilas de outra origem como coesatildeo aparente por
exemplo existe no arcabouccedilo soacutelido alguma substacircncia reativa a
presenccedila de aacutegua possuem cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mas estas satildeo
fraquiacutessimas
Uma avaliaccedilatildeo mais detalhada natildeo faz parte do escopo proposto
pelo trabalho e pode ser encontrado nos trabalhos de Ingles (1962)
assim como em Ingles e Frydmann (1963)
96
33 Os Materiais utilizados na pesquisa
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geo-climaacuteticas das regiotildees em
estudo
As regiotildees escolhidas para estudo se localizam nos municiacutepios
de Florianoacutepolis Satildeo Joseacute e Satildeo Pedro de Alcacircntara no estado de Santa
Catarina Brasil Satildeo as regiotildees 1 2 3 4 e 5 como ilustrado na Figura
37 Mais especificamente Regiatildeo 1 no municiacutepio de Satildeo Pedro de
Alcacircntara Regiatildeo 2 Colocircnia Santana municiacutepio de Satildeo Joseacute Regiatildeo 3
SC-401 primeiro ponto no municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 4 SC
401 segundo ponto municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 5 Pantanal-
Costeira municiacutepio de Florianoacutepolis
As regiotildees de estudo estatildeo contidas ao longo da regiatildeo entre o
planalto basaacuteltico brasileiro e o oceano onde surgem planiacutecies costeiras
combinadas com elevaccedilotildees de ateacute 500 metros de altura denominadas
genericamente de Serra do Mar tambeacutem enseadas baias pontas e ilhas
(BIGARELLA LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Nesta regiatildeo
sobre a placa basaacuteltica interna os derrames de rochas graniacuteticas preacute-
cambrianos cristalinas e as rochas graniacuteticas-metamoacuterficas estatildeo
associados com formaccedilotildees alternantes de rochas sedimentares e
metamoacuterficas de origem e agentes de formaccedilotildees diversos sobre forte
influecircncia das mudanccedilas paleo-climaacuteticas dominada atualmente pelas
condiccedilotildees geofiacutesicas de formaccedilatildeo dos solos residuais (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Esta configuraccedilatildeo geoloacutegica
graniacutetica predomina e se estende pela Serra do Mar ao longo da costa
meridional brasileira desde a regiatildeo de Torres no Rio Grande do Sul
ateacute o Estado do Espiacuterito Santo (VARGAS 1977)
Geologicamente a Ilha de Santa Catarina (Figuras 37 38 e 39)
pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas graniacuteticas
granitoacuteides riolitos associados aos processos de vulcanismos que
representam o Ciclo Tectocircnico Brasiliano cortado localmente por
diques de diabaacutesios de idade Juro-Cretaacutecia provenientes do derrame
basaacuteltico da bacia do Paranaacute sobrepostos por sedimentos recentes
relativos aos eventos terciaacuterios e quaternaacuterios (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985)
O Mapa Geoloacutegico do Estado de Santa Catarina de 1986 (escala
1500000) manifesta-se sobre a formaccedilatildeo desta regiatildeo como sendo um
clatilde graniacutetico denominado geologicamente de PPZγpg Suiacutete Intrusiva
Pedras Grandes (Figura 38) constituiacutedo por granitos sieno-granitos
97
granitoacuteides e agraves vezes meta-granitos e gnaisses com comportamento e
constituiccedilatildeo isoacutetropa e homogecircnea Em geral constituem-se
principalmente pelos seguintes minerais biotita hornblenda anfiboacutelio
piroxecircnios soacutedicos wolframita cassiterita e mica branca
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)
O clima caracteriacutestico das regiotildees em estudo eacute subtropical
uacutemido tambeacutem denominado de clima mesoteacutermico proporcionando
temperaturas agradaacuteveis com meacutedia anual entre 16 a 20˚C com chuvas
bem distribuiacutedas durante o ano e iacutendice pluviomeacutetrico anual meacutedio entre
1250 a 2000mm com picos nos meses de novembro e janeiro atingindo
100 mm mensais em meacutedia sob uma umidade relativa do ar meacutedia de
80
Originalmente predomina as matas e campos intercalados por
mangues Eacute uma regiatildeo muito ventosa principalmente nas estaccedilotildees
intermediaacuterias sendo muito influenciada por mudanccedilas devido a massas
polares
98
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptada do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)
A regiatildeo estaacute contida em uma grande aacuterea urbanizada com
populaccedilatildeo meacutedia de 50-200 habitantes por kmsup2 que parece muito
afetada pelas mudanccedilas climaacuteticas causadas pelo homem nos uacuteltimos
40 anos onde tambeacutem se observam incidecircncias cada vez maiores de
desequiliacutebrios climaacuteticos como mudanccedilas bruscas de temperatura e
fortes ciclones
99
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)
100
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara ndash SPA)
Procurou-se dispor em grupos os solos pesquisados segundo
agrupamentos loacutegicos Para tal tratou-se de agrupaacute-los dentro de suas
regiotildees em famiacutelias usando como criteacuterio de separaccedilatildeo seu aspecto
taacutectil-visual e comportamento caracteriacutestico apresentado Adotou-se
como padratildeo as recomendaccedilotildees contidas na ASTM D3089-041998
NBR 64591984b NBR 64021995 IAEG (1979) e Sistema Unificado
de Classificaccedilatildeo dos Solos (SUCS) adaptado por Casagrande (1948)
Desta forma a seguir percorrem-se todas as regiotildees e solos estudados
Inicia-se com a encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
O municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara pertence agrave regiatildeo da
Grande Florianoacutepolis possui variaccedilatildeo de altitude de 100m (Limite
Leste-Rio Maruim) agrave 805m (limite Oeste-Morro das Antas) sobre
latitude de 27ordm33rsquo13rsquorsquo e Longitude de 49ordm42rsquo37rdquo A via principal de
acesso eacute a estrada estadual SC-407 (Figura 40)
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)
A encosta em estudo eacute constituiacuteda por um talude de solo residual de
rocha graniacutetica (Figuras 41 e 44) situado no centro da cidade de Satildeo
Pedro de Alcacircntara as margens da Avenida Augusto Deschamps que na
sequumlecircncia eacute denominada de SC-407 vizinho agrave edificaccedilatildeo nuacutemero 114
com altura aproximada de 35 metros proveniente de uma encosta que
101
sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de novembro de
2008 inclusive com uma morte e diversos desabrigados As Figuras 41
42 43 e 44 foram utilizadas para estimar a geometria inicial da encosta
antes do deslizamento
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)
102
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005)
103
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr)
Na Figura 43 pode-se visualizar a regiatildeo afetada depois da limpeza e
desimpedimento da avenida central (SC 407) Nas Figuras 42 e 43 eacute
possiacutevel avaliar as dimensotildees iniciais do talude
A regiatildeo de Satildeo Pedro eacute cortada por cursos de aacutegua com
declividade acentuada que provocam processos de sedimentaccedilatildeo sobre
as formaccedilotildees residuais (Figuras 40 41 e 44) No talude em estudo
devido ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa
heterogeneidade e variabilidade de minerais produzindo diversas
coloraccedilotildees tanto verticalmente quanto horizontalmente com muitos
pontos de afloramento de alteraccedilatildeo de rochas (Figura 46 e 47) Natildeo se
sabe qual a designaccedilatildeo geoloacutegica exata desta rocha que gera este perfil
residual Sabe-se que se trata de um granito conforme indicaccedilotildees
geoloacutegicas na Figura 38 e que eacute geologicamente muito parecido com o
granito Ilha que seraacute descrito mais adiante A designaccedilatildeo exata da rocha
natildeo eacute objetivo deste trabalho portanto bastando-se estabelecer uma
correlaccedilatildeo para que se possa extrapolar a praacutetica e a experiecircncia obtidas
na pesquisa (ISRM 1981) Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee
apresentam-se com matriz predominante granular textura grosseira alta rigidez e baixa coesatildeo como se pode observar na Figura 47 para as
amostras A3 e A14 (horizonte C) Por toda a massa de solo de forma
aleatoacuteria ou seja sem orientaccedilatildeo predominante encontram-se
descontinuidades de origem reliquiar da rocha matildee em forma de veios
104
com coloraccedilatildeo escura formando muitas vezes supostos planos de
fraqueza na massa de solo como se observa para as amostras A1 A18
A19 A20 e A21
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal
105
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C
Estas descontinuidades satildeo resiacuteduos de oacutexidos metaacutelicos de
magneacutesio ou manganecircs com presenccedila de ferro segundo observaccedilotildees do
geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira Encontram-se pontos de concentraccedilatildeo
106
com materiais mais coesivos em direccedilatildeo agrave superfiacutecie e presenccedila de
argilo-minerais significativa como na amostra A22 por exemplo Estes
satildeo devidos a concentraccedilotildees isoladas de feldspatos alterados e minerais
claros Com o aumento da profundidade comeccedilam a predominar as
matrizes estruturadas aumentando a rigidez o que era de se esperar
Devido agrave heterogeneidade existem horizontes com predominacircncia de
areias siltosas siltes arenosos e siltes-argilosos de coloraccedilatildeo-vermelho-
rosaacuteceos muito sensiacuteveis agrave aacutegua que dominam o talude como a amostra
A2 por exemplo e que pode ser observada na Figura 46 provavelmente
horizonte C Foram coletadas as seguintes amostras nesta regiatildeo A1
A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24
e A27 conforme croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo ilustrado
na Figura 45
O perfil como um todo eacute muito heterogecircneo como se pode
observar na Figura 46 que exibe o corte realizado para o retaludamento
da primeira banqueta da mesma forma a Figura 47 mostra o cenaacuterio
durante os serviccedilos de escavaccedilotildees para correccedilatildeo da declividade do
talude onde se podem ver os solos ao entorno de alteraccedilotildees de rochas e
matacotildees em uma aacuterea muito heterogecircnea
As amostras apresentam grande variabilidade de minerais sobre
diversos estados fiacutesicos de alteraccedilatildeo como se pode observar nas figuras
e ilustraccedilotildees do texto Os solos que foram selecionados segundo o
criteacuterio de perda de massa por imersatildeo satildeo os seguintes A1 A2 A11
A18 A20 A21 e A22 todos da encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
como se observa na Tabela 14
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1
A seguir faz-se uma breve explanaccedilatildeo sobre as observaccedilotildees
feitas em campo e em laboratoacuterio durante a perda de massa por imersatildeo
e expansotildees das amostras agrupadas por semelhanccedila quando possiacutevel
Os resultados das expansotildees e de outros ensaios encontram-se na Tabela
siacutentese nuacutemero 23 paacutegina 173
A amostra A1 trata-se de um solo classificado como areia
siltosa com pedregulho constituiacuteda por grande quantidade de silte
proacutexima de 35 e pequena de argila (2) Compacta bem estruturada e
natildeo saturada de coloraccedilatildeo predominantemente amarelada horizonte C
com descontinuidades em forma de rajadas escuras conforme se
observa na Figura 48 distribuiacutedas em planos aleatoacuterios Durante a
retirada de amostras apresentava-se bem coesivo inclusive dificultando
107
a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para escavaccedilatildeo Em laboratoacuterio
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) por um
periacuteodo de 48 horas mantendo-se sem desagregaccedilotildees
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo
dos planos aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo natildeo apresentou
expansotildees significativas sendo que foram repetidos trecircs corpos de
prova que por sua vez apresentaram pequenas expansotildees estruturadas
em relaccedilatildeo aos outros solos entorno de 00099-0048 e tempo para
expansatildeo maacutexima variando entre 100-165s Os valores das expansotildees
desestruturadas estatildeo entre 327 e 11040s
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18
A amostra A18 eacute composta predominantemente por silte
arenoso com argila muito semelhante agrave amostra A1 com a presenccedila das
mesmas coloraccedilotildees e estruturas reliacutequiares Poreacutem os planos de
fraqueza aleatoacuterios contidos em sua massa parecem acentuar-se tornam-
se mais escuros e quebradiccedilos talvez mais ativos com relaccedilatildeo agrave amostra
A1 Pode-se observar esta mudanccedila na Figura 49
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C
108
O material que preenche as descontinuidades parece tornar-se
mais quebradiccedilo e ressecado com relaccedilatildeo aos materiais que preenchem
as descontinuidades da amostra A1 transformando-se em um
aglomerado com aspecto pedregulhoso Quando submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo da mesma forma que o A1 permaneceu
estaacutevel por outro lado durante a expansatildeo diferentemente apresentou
uma raacutepida e pequena expansatildeo (5minutos)
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25
A amostra A20 trata-se de um silte arenoso de coloraccedilatildeo
amarela clara onde as rajadas escuras existentes na amostra A1 ainda
estatildeo presentes poreacutem possuem coloraccedilatildeo mais clara parecem
dissolvidas na massa natildeo formando mais planos de fraqueza tatildeo
acentuados observar na Figura 50 Satildeo solos do horizonte C
Durante a retirada de amostras o solo apresentava-se bem coesivo
inclusive dificultando a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para
escavaccedilatildeo durante a amostragem Esta amostra foi submetida ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) inclusive acima do periacuteodo de 48
horas Permaneceu imerso durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
apresentou expansotildees raacutepidas inicialmente que se estenderam ateacute 60
segundos Apesar de pequenas as variaccedilotildees volumeacutetricas permaneceram
ateacute 24 horas apoacutes o inicio do ensaio de expansatildeo Posteriormente agraves 24
horas natildeo houve mais variaccedilotildees volumeacutetricas significativas
Optou-se por analisar conjuntamente a amostra A20 outras
amostras que se retirou de campo para fins exploratoacuterios Estas amostras
eram muito semelhantes taacutetil e visualmente a amostra A20
principalmente no que diz respeito agrave coloraccedilatildeo e distribuiccedilatildeo dos planos
de descontinuidades conforme se pode observar na Figura 50 poreacutem
apresentaram perda de massa por imersatildeo de 100 desagregando Estas
amostras satildeo as amostras A23 A24 A25 Abaixo seguem fotos
ilustrativas (Figura 50)
109
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21
A amostra A21 da mesma forma que a amostra A20 constitui-
se de areia siltosa de coloraccedilatildeo amarela clara e as descontinuidades
continuam presentes poreacutem com coloraccedilatildeo clara (Figura 51) Observa-
se que com a diminuiccedilatildeo da profundidade ocorre mudanccedila de coloraccedilatildeo
no material que preenche as descontinuidades A amostra A21 eacute um solo
do horizonte C De difiacutecil amostragem foi submetida ao ensaio de perda
de massa por imersatildeo (PMI) durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
natildeo apresentou expansotildees significativas durante os primeiros 2
minutos apresentando expansotildees depois deste periacuteodo que se
estenderam lentamente ateacute o dia seguinte (24 horas) Posteriormente agraves
110
24 horas natildeo ocorreram mais variaccedilotildees volumeacutetricas visualmente
significativas
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os
solos A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios
pela massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8 A9
A16 A17 A19 e A27
A amostra A2 trata-se de uma areia siltosa com 25 de argila e
pedregulho fino horizonte C coloraccedilatildeo predominantemente rosa
avermelhado com pequena presenccedila de partiacuteculas de coloraccedilatildeo escura
semelhantes as que existiam nos planos de fratura da amostra A1 poreacutem
agora estas estatildeo muito dispersas na massa do solo natildeo mais
aglomeradas formando planos de fraqueza observar a Figura 52
Durante a retirada das amostras estas se apresentavam moderadamente
coesivas por isso ocorreram muitas quebras de amostras Esta amostra
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) com
valor menor do que 10 apresentando desagregaccedilotildees que se considera
sem significacircncia possivelmente devidas agrave amolgamentos e
imperfeiccedilotildees superficiais da moldagem do corpo de prova ciliacutendrico e
grande sensibilidade
111
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo sobre os planos
horizontais e verticais do corpo de prova as deformaccedilotildees horizontais
foram bem maiores do que as verticais com posterior constacircncia em
180 segundos
A amostra A19 eacute visualmente muito semelhante agrave amostra A2
como se observa na Figura 52 areia siltosa com forte presenccedila de
partiacuteculas de feldspato alterado de coloraccedilatildeo branca quartzo e oacutexidos
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo apresentou
raacutepidas e fortes desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de bolhas e grande
movimentaccedilatildeo com desagregaccedilatildeo total em 1 minuto Quando submetida
ao ensaio de expansatildeo primeiramente apresentou fortes e raacutepidas
variaccedilotildees volumeacutetricas iniciais que depois permaneciam e se
espaccedilavam no tempo finalizando em torno de 22 horas Esta amostra
foi a segunda que mais expandiu perdendo em grandeza para a amostra
A22 poreacutem foi a que mais demorou a expandir Apesar de muito
semelhante agrave amostra A1 este solo apresentou propriedades indesejadas
de fortes desagregaccedilotildees quando submersa em aacutegua por isso natildeo foi
submetido a ensaios mecacircnicos nem avaliaccedilatildeo da anisotropia e
heterogeneidade
As amostras de solo A8 A9 A16 A17 e A27 satildeo areias
siltosas predominantemente granulares com grande quantidade de silte
constituiacutedas secundariamente por areia meacutedia a fina com pouca
presenccedila de areia grossa e pedregulho marcada pela presenccedila de feldspato alterado composta por forte e acentuada coloraccedilatildeo
avermelhada muito semelhante agrave amostra A2 (Figura 53) Os solos com
este tipo de aspecto e texturas visualmente dominam o manto residual
desta encosta ilustra-se esta reflexatildeo com as imagens do talude nas
Figuras 54 55 56 e 57 Apesar de serem pouco coesivos apresentam-se
112
de faacutecil amostragem As amostras A8 e A9 foram submetidas ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando desagregaccedilotildees
raacutepidas e totais Inicialmente durante a imersatildeo em aacutegua pura ocorre
uma desagregaccedilatildeo forte com grande formaccedilatildeo de bolhas
Figura 53 ndash Solo A9
A amostra A9 apoacutes 1 minuto aproximadamente encontrava-se
completamente desagregada As amostras A16 e A17 somente foram
caracterizadas e submetidas agrave perda de massa por imersatildeo
A raacutepida desagregaccedilatildeo e acentuada formaccedilatildeo de bolhas quando
imersos em aacutegua pura indica que a influecircncia da coesatildeo aparente seja
alta neste arcabouccedilo soacutelido Quando submetidas ao ensaio de expansatildeo
sobre o plano vertical apresentaram expansotildees altas quando comparadas
com os solos A1 e A2
Apesar de possuiacuterem variaccedilotildees volumeacutetricas de mesma
grandeza entre si diferem um pouco no tempo de estabilizaccedilatildeo das
mesmas pois a amostra A8 sofreu variaccedilotildees volumeacutetricas
extremamente raacutepidas que por sua vez se completaram em 180s e a
amostra A9 estabilizou suas deformaccedilotildees em 540s
Devido agrave semelhanccedila taacutetil-visual eacute de se esperar que as
amostras A16 e A17 se comportem muito semelhantemente agraves amostras
A8 e A9
113
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao
solo A2 sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo
de Satildeo Pedro de Alcacircntara vista lateral
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central
114
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e A14
As amostras A3 e A14 satildeo areias siltosas que possuem uma
coloraccedilatildeo predominantemente cinza meacutedio a claro de comportamento
fortemente granulares e presenccedila marcante de areia grossa e ateacute
pedregulhos parecendo representantes do horizonte C de textura
115
grosseira muito proacuteximas da rocha matildee como se pode contemplar na
Figura 58 A amostragem foi dificultosa pois se tratavam de solos muito
pouco coesivos por isso ocorriam muitas quebras de amostras durante
sua retirada A amostra A3 foi submetida ao ensaio de perda de massa
por imersatildeo (PMI) apresentando PMI = 42 portanto as desagregaccedilotildees
foram significativas sem formaccedilatildeo de bolhas Por outro lado a amostra
A14 desagregou instantaneamente quando imersa com formaccedilatildeo de
bolhas
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3
A14 e semelhantes ao entorno da rocha matildee
Acredita-se que a ocorrecircncia da desagregaccedilatildeo brusca em geral eacute
provocada pelo fato destes solos de natureza puramente granular apesar
de estarem relativamente proacuteximos da rocha matildee jaacute terem perdido
quase toda a cimentaccedilatildeo reliacutequiar e ao mesmo tempo ainda natildeo
sofreram influecircncia do processo de argilizaccedilatildeo em direccedilatildeo agrave superfiacutecie
Por outro lado quando submetidas ao ensaio de expansatildeo sobre o plano
vertical inopinadamente natildeo apresentaram variaccedilotildees volumeacutetricas
causando surpresa pois era de se esperar um comportamento
semelhante aos jaacute identificados Estes fatos foram comprovados pela
realizaccedilatildeo de mais dois ensaios de expansatildeo para a mostra A3 que por
sua vez confirmaram tal tendecircncia diversa
116
Devido as suas condiccedilotildees indesejadas natildeo foram submetidos
aos ensaios mecacircnicos nem foram avaliadas as condiccedilotildees de
heterogeneidade e anisotropia
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10
A amostra A10 eacute um silte arenoso com argila (17) sem
pedregulho de forte coloraccedilatildeo rubra (vermelha) possuindo um aspecto
bem homogecircneo apesar de ocorrem algumas poucas concentraccedilotildees de
areia grossa agrave meacutedia em forma de lentes em seu interior que muitas
vezes rompem com facilidade durante a amostragem aparecendo
tambeacutem em forma de bolsas parecendo estarem em um grau de
alteraccedilatildeo elevado notam-se tais detalhes na Figura 59 No geral durante
a retirada de amostras apresentavam-se bem coesivas e de faacutecil
amostragem Como estaacute relativamente proacutexima agrave superfiacutecie afigura-se
que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de processos
superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes diversos
em seus vazios por lixiviaccedilatildeo aleacutem de aacutecidos orgacircnicos e plasma
organo-uacutemico proveniente da vegetaccedilatildeo local representante do
horizonte B
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9
(esquerda)
O corpo de prova que foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentou lentas desagregaccedilotildees com
formaccedilatildeo de bolhas ateacute uma desagregaccedilatildeo total onde se reduz
finalmente a pedaccedilos de amostra Quando submetida ao ensaio de
117
expansatildeo apresentou expansotildees significativas de mesma grandeza do
grupo anterior (A9) poreacutem lentas e dispersas no tempo Observou-se
comparando este solo com o grupo anterior que ao aumentar a fraccedilatildeo de
argila na matriz de solo as expansotildees se tornam lentas e dispersas no
tempo o que era de se esperar pois aumentando a fraccedilatildeo argilosa
aumentamos as propriedades vinculadas agrave plasticidade do solo
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11
O solo A11 trata-se de uma argila arenosa com silte de
coloraccedilatildeo vermelha escura sem presenccedila de pedregulhos horizonte B
Possui um aspecto bem homogecircneo e coesivo apesar de algumas
concentraccedilotildees de partiacuteculas de areia meacutedia agrave fina em sua massa
provenientes possivelmente da lenta alteraccedilatildeo de minerais quartzosos
muitas vezes concentradas em regiotildees em forma de lentes ou bolsas em
seu interior proporcionando fraqueza rompendo e dificultando a
amostragem (Figura 60) Foi submetida ao ensaio de perda de massa por
imersatildeo (PMI) natildeo apresentando desagregaccedilotildees Por se encontrar
relativamente proacuteximo a superfiacutecie acredita-se que sua matriz tenha
sofrido fortes efeitos da argilizaccedilatildeo superficial com deposiccedilatildeo de oacutexidos
metaacutelicos e aacutecidos orgacircnicos por lixiviaccedilatildeo
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas
e raacutepidas expansotildees
118
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22
Esta amostra A22 eacute um silte argiloso com areia fina muito
diferente do restante das amostras coletadas no maciccedilo de Satildeo Pedro
Possui um aspecto taacutetil e visual de material bem coesivo discordando
do restante das amostras poreacutem visualmente mantendo alguns traccedilos
mineraloacutegicos em comum coloraccedilatildeo clara tendendo a branca Tais
aspectos podem ser avaliados segundo a Figura 61 Aparentemente
acredita-se que este material seja originado por uma grande
concentraccedilatildeo de feldspatos alterados Possui a maior quantidade de
argila entre todas as amostras estudadas aproximadamente de 29
concomitantemente maior iacutendice de plasticidade igual a 35 Possui
um aspecto de relativa homogeneidade e natildeo apresenta planos de
fraqueza Parece ser um solo intermediaacuterio entre o horizonte B e C
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo
natildeo apresentou desagregaccedilotildees e durante o ensaio de expansatildeo
apresentou uma raacutepida e grande expansatildeo estruturada de 028-065
para um tempo meacutedio de 30 minutos Sua expansatildeo natildeo eacute a mais lenta
poreacutem esta entre as maiores em valor de grandeza entre as amostras
analisadas A expansatildeo desestruturada foi de 469 para 82020s
119
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um talude situado proacuteximo da estrada
que une o distrito de Colocircnia Santana pertencente ao municiacutepio de Satildeo
Joseacute ao municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara proacuteximo agrave edificaccedilatildeo
com nuacutemero 10250 no lugar conhecido como Fundo do Bar do Osni
aproximadamente 10 km da BR 101 com altura estimada em 20 metros
provavelmente proveniente de uma encosta que sofreu antigo
deslizamento
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura
O solo residual eacute proveniente de uma rocha matildee muito
semelhante ao granito encontrado na regiatildeo 1 por estas razotildees o manto
residual existente eacute muito semelhante ao perfil de Satildeo Pedro de
Alcacircntara (Figura 62) O talude eacute muito iacutengreme e erodido Segundo as
descriccedilotildees do geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira o talude eacute constituiacutedo pelos
horizontes B e C de um granito gnaisse grosseiro formando um solo
siacuteltico-areno pouco argiloso avermelhado (horizonte C) e argilo-siltoso
avermelhado (horizonte B)
Este perfil como um todo natildeo se apresentou muito heterogecircneo
apesar de apresentar grande variabilidade de minerais e estados fiacutesicos
de alteraccedilatildeo Trata-se de uma amostra de solo de coloraccedilatildeo
predominantemente vermelho suave com presenccedila de material granular
como pedregulhos podendo ateacute ser denominada de pedregulho arenoso
com silte e pouca argila denominada amostra A5 retirada aacute uma
120
profundidade aproximada de 3 a 4 metros Natildeo apresentou planos de
fraqueza Durante a manipulaccedilatildeo da amostra em laboratoacuterio foi possiacutevel
perceber que apesar de se apresentar bem coesivo parecia
aparentemente desestruturado pois parecia apresentar-se em um estado
de plasticidade que o mantinha pouco resistente ou seja sem rigidez
caracteriacutestica dos solos desestruturados ou sedimentares Foi submetida
ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando
desagregaccedilotildees lentas poreacutem totais Acredita-se que esta amostra
inicialmente em algum momento em sua historia geoloacutegica tivesse sido
possuidora de uma coesatildeo verdadeira alta e representativa poreacutem foi
completamente alterada devida provavelmente ao fato de ser um
coluacutevio derivado de algum antigo escorregamento pois existem fortes
indiacutecios visuais de formaccedilatildeo de superfiacutecies de ruptura antigas por todo
o talude conforme se pode observar na Figura 62 Quando submetida ao
ensaio de expansatildeo natildeo apresentou expansatildeo sendo que consideramos
para este caso um tempo de anaacutelise dobrado de 96 horas
Devido agraves propriedades encontradas natildeo se se realizaram ensaios
mecacircnicos para estes solos nem se avaliaram anisotropia e
heterogeneidade Os valores encontrados para o solo desta regiatildeo
serviram apenas como dados exploratoacuterios e comparativos Por estas
razotildees tambeacutem natildeo se coletou mais amostras nesta regiatildeo
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC 401 que liga o centro da capital ao norte da Ilha
de Santa Catarina com altura meacutedia de 45 metros proveniente de uma
encosta que sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de
novembro do ano de 2008 inclusive com uma morte e fechamento da
rodovia durante semanas com enormes prejuiacutezos Estima-se que o
deslizamento tenha retirado uma massa meacutedia de 15 metros de
espessura sobre a camada atual conforme a Figura 63 O solo residual eacute
proveniente da rocha matildee do clatilde graniacutetico denominado Granito Ilha
muito comum na regiatildeo reconhecido e classificado por Santos em 1997
Apresenta granulaccedilatildeo meacutedia a grosseira Mineralogicamente eacute
constituiacutedo por plagioclaacutesio k-feldspato quartzo e biotita Apresenta
um modelo geomorfoloacutegico de morros altos fortemente dissecados
arcabouccedilo soacutelido estruturado sobre forte influecircncia da coesatildeo aparente
com encostas iacutengremes afloramento de matacotildees intensamente
alterados de coloraccedilatildeo cinza agrave rosaacutecea
121
Santos (1997) enfatiza em seus trabalhos de campo que o
granito Ilha apresenta pouca variaccedilatildeo textural sendo isoacutetropo de
composiccedilatildeo mineraloacutegica homogecircnea ao longo da regiatildeo Poreacutem devido
ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa heterogeneidade
nos horizontes Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee apresentam-se
com matriz predominante granular e alta rigidez Com a diminuiccedilatildeo da
profundidade em pequena escala comeccedilam a predominar as matrizes
coesivas diminuindo a rigidez Devido agrave heterogeneidade existem
horizontes com predominacircncia de areias siltosas siltes arenosos siltes-
argilosos como se pode observar na Figura 63
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais
granulares
122
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva
Nesta regiatildeo coletou-se somente uma amostra visto a hipoacutetese
de que provavelmente somente se encontrariam solos com as
propriedades semelhantes agrave amostra exploratoacuteria coletada denominada
de amostra A12 mostrada em detalhe na Figura 64 retirada da
profundidade aproximada de 3-4 metros Trata-se de uma argila arenosa
com silte de forte coloraccedilatildeo vermelha escura (Figura 66) com aspecto
macroestrutural granular e grosseiro todos representantes do horizonte
C
Apesar de bem coesivo apresentava-se muito rijo e de difiacutecil
amostragem Como aparentemente parece ter se formado proacuteximo a
superfiacutecie parece que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de
processos superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes
em seus vazios O corpo de prova foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentando fortes e raacutepidas desagregaccedilotildees
com formaccedilatildeo de muitas bolhas desagregando totalmente em 12 horas
Devido a sua rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total
seja principalmente devida aos efeitos da coesatildeo aparente Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou expansotildees significativas e
lentas Estas variaccedilotildees volumeacutetricas se estenderam por 39 minutos
Outro aspecto importante observado eacute que durante o tempo em
que esta a amostra permaneceu na cacircmara uacutemida esperando para ser
ensaiada ocorreu uma significativa alteraccedilatildeo em seu teor de umidade
123
inicial em torno de 5 provocando na amostra um enrijecimento
notado durante o manuseio e moldagem dos corpos de prova (Figura
66)
Apesar da grande quantidade de argilo-minerais presentes estes
solos parecem ter propriedades de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito
fracas aleacutem de possuir fortes indiacutecios de que a coesatildeo aparente domina
seu comportamento
Por estas razotildees este solo natildeo foi submetido aos ensaios
mecacircnicos nem avaliaccedilotildees de anisotropia e heterogeneidade sendo que
os valores encontrados para este solo permaneceram como comparativos
e exploratoacuterios
Apesar do exposto esta regiatildeo foi de grande valia para
pesquisa pois a rocha matildee destes solos era a uacutenica que se tinha certeza
da denominaccedilatildeo geoloacutegica correta identificada por Santos em 1996
designado por Granito Ilha Portanto por semelhanccedila poder-se-ia
extrapolar valores referentes agraves outras regiotildees visto a parecenccedila
verossiacutemil desta com as rochas matrizes das outras regiotildees pesquisadas
Na Figura 66 segue ilustraccedilatildeo
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe
124
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC401 aproximadamente 500 metros depois do
grande deslizamento de 2008 lado direito da pista em direccedilatildeo ao norte
da ilha Segundo relatos este talude eacute proveniente de um antigo
deslizamento ocorrido na deacutecada de 80
Visualmente possui uma grande quantidade de materiais
alterados do ponto de vista da estruturaccedilatildeo na grande maioria coluacutevios
sob forte erosatildeo Natildeo se sabe com exatidatildeo a designaccedilatildeo desta rocha
125
como era de se esperar apresenta-se muito semelhante agrave rocha mater da
regiatildeo 3
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma
matriz granular grosseira e riacutegida
Nesta regiatildeo foi somente coletada uma amostra denominada
A13 aproximadamente a 3 metros de profundidade pois se supotildee que
os solos em seu entorno estivessem em mesmas condiccedilotildees da amostra
coletada (Figura 67) Trata-se de uma areia pedregulhosa com
significativa quantidade de silte e argila de coloraccedilatildeo vermelha meacutedia a
escuro aspecto macroporoso e granular grosseiro Apresentando-se
muito riacutegido e de difiacutecil amostragem in loco Parece ser um solo tiacutepico
representante do horizonte C (Figura 68) O corpo de prova foi
submetido ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI)
apresentando raacutepidas desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de muitas bolhas O
arcabouccedilo soacutelido se desfaz em torno de 5 minutos A ascendecircncia da
aacutegua sobre a massa de solo se daacute muito rapidamente Devido a sua
rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total seja
principalmente devida a parcela de coesatildeo aparente e talvez
influenciada pelas alteraccedilotildees no teor de umidade devido agrave amostragem
e pela permanecircncia na cacircmara uacutemida Quando submetida ao ensaio de
expansatildeo apresentou expansotildees pequenas e lentas Estas variaccedilotildees
volumeacutetricas se estenderam por 79 minutos
126
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda
Devido agraves propriedades indesejadas apresentadas pela amostra
A13 os dados obtidos para a mesma foram somente utilizados como
comparativos e exploratoacuterios
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte de aproximadamente 11
metros realizado para a construccedilatildeo de um condomiacutenio em um terreno
situado em Florianoacutepolis na Avenida Deputado Antonio Edu Vieira ao
lado do nuacutemero 122 Como o afloramento rochoso era intensamente
exposto foi utilizado pela construtora escavaccedilatildeo em rocha com uso de
explosivos Esta rocha aflorante eacute um granito de textura equigranular
fina podendo ser enquadrado como pertencente ao clatilde graniacutetico das
outras regiotildees estudadas conforme exemplificado na Figura 66 O
manto residual apresenta granulometria bem dividida uma parte
correspondente agrave fraccedilatildeo grosseira composta por partiacuteculas de quartzo e
feldspatos alcalinos em alteraccedilatildeo com a presenccedila de pedregulhos e
outra parte corresponde agrave fraccedilatildeo siltosa fina composta por plagioclaacutesios
alterados que ainda natildeo se transformaram completamente em argila
caulinizados talvez proporcionando veios esbranquiccedilados palhetas de
muscovita em decomposiccedilatildeo com presenccedila de pouco quartzo e
lixiviaccedilatildeo de oacutexidos de metais (SANTOS 1997) A coloraccedilatildeo dos solos
vai do amarelo ao vermelho
127
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da
estrutura de contenccedilatildeo
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 coberto por lona
preta na Figura 69
128
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7
pertencentes ao horizonte C
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee
Como era de se esperar o perfil como um todo eacute muito
heterogecircneo apresentando grande variabilidade de minerais e estados
fiacutesicos de alteraccedilatildeo
A amostra A4 retirada da profundidade de 3 metros trata-se de um solo areno-silto argiloso de coloraccedilatildeo fortemente amarelada com
rajadas claras tendendo a brancas provavelmente constituiacutedas de
feldspato alterado caracteriacutestica do horizonte B (Figuras 69 e 70)
Durante sua retirada esta se apresentou bem coesiva fato que a anaacutelise
granulomeacutetrica confirmou Sua massa eacute distribuiacuteda sobre placas
129
verticais ou seja planos de fraqueza em forma de capas que
perigosamente se desprendiam durante a amostragem pois o corte era
bem vertical (Figura 70) Acredita-se em uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de
que a formaccedilatildeo destes planos de fratura seja devida aos efeitos da
propagaccedilatildeo das ondas de choque durante as explosotildees para escavaccedilotildees
em rocha que ocorreram em seu entorno Apresentou perda de massa de
50 durante o ensaio PMI Sua desagregaccedilatildeo natildeo eacute imediata eacute lenta
ocorrendo ao longo do periacuteodo de 48 horas Observou-se que as
desagregaccedilotildees iniciam e se propagam exatamente pelos mesmos planos
de fraqueza notados em campo A presenccedila da aacutegua parece expandir
estes planos pois a desagregaccedilatildeo se daacute em forma de blocos Por isso
acredita-se que este solo possuiacutesse uma coesatildeo verdadeira razoaacutevel
antes das obras de escavaccedilatildeo As ondas de choque das explosotildees
provocaram fendas e desestruturaram estes solos em capas ou blocos
provocando micro-fraturas por sua vez enfraquecendo as ligaccedilotildees ao
entorno deste plano facilitando a passagem da aacutegua percolante
desenvolvendo poro-pressatildeo tendendo a separar as fendas por fim
facilitando agraves expansotildees
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita
Outra observaccedilatildeo hipoteacutetica seria a presenccedila de minerais
expansivos na presenccedila da aacutegua agindo conjuntamente com a presenccedila
das fendas o que seria razoaacutevel devido agrave grande presenccedila de feldspato alterado mas que por sua vez soacute poderia ser verificado com certeza
mediante uma analisa quiacutemico-mineraloacutegica A expansatildeo eacute pequena
talvez devido agrave coesatildeo do argilo-mineral que ainda resta intacta aos
efeitos da explosatildeo O valor de expansatildeo se torna constante depois de
130
390 segundos Para este solo excepcionalmente realizamos expansotildees
nas direccedilotildees vertical e horizontal apesar de seus dados serem somente
de caraacuteter exploratoacuterio e comparativo
A amostra A6 retirada da profundidade de 7 metros e o solo
A7 retirado da profundidade de 3 metros desagregaram rapidamente e
natildeo apresentaram expansotildees talvez pela sua natureza puramente
granular e grosseira caracteriacutesticas do horizonte C somam-se a isso os
efeitos das ondas de explosatildeo (Figura 71) A amostra A15 (Figura 73)
pertence a um horizonte C heterogecircnea silto-granular apresentou
expansatildeo relativamente alta e raacutepida alcanccedilando valor maacuteximo em 240
segundos apoacutes permanecendo constante Foi submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando uma desagregaccedilatildeo
quase que completa em torno de 15 minutos depois se tornando um
tanto lenta mas completando-se em torno de 12 horas Durante a
desagregaccedilatildeo natildeo ocorreram formaccedilotildees de bolhas significantes
Para estas amostras a presenccedila de feldspato alterado eacute
visualmente menor do que para a amostra A4 observada na Figura 73
Por estarem mais longe da zona de explosatildeo devido agraves escavaccedilotildees e
pelo fato de serem pouco coesivas natildeo se observam estes planos de
fraqueza formados em sua massa Talvez pelo fato de que sua massa
seja constituiacuteda de um sistema predominantemente granular tenha
ocorrido um amortecimento dos efeitos da propagaccedilatildeo das ondas de
choque
Os valores de caracterizaccedilatildeo obtidos para as amostras A4 A6 A7
e A15 foram utilizados no trabalho somente como dados comparativos
e exploratoacuterios visto possuiacuterem propriedades indesejadas para a
pesquisa
34 Meacutetodo experimental
Os ensaios de laboratoacuterio pautaram-se em
- Perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada com corpo de
prova totalmente livre sem normativa especiacutefica para solos estruturados
realizada conforme especificado no subitem 32 ldquoConceito de perda de
massardquo (Paacutegina 94)
- Anaacutelise granulomeacutetrica utilizando-se recomendaccedilotildees da NBR
7181 (ABNT 1984) e os resultados expressos conforme a escala
granulomeacutetrica da ABNT dada pela NBR 650295 (solos e rochas)
- Densidade ou Determinaccedilatildeo da massa real dos gratildeos do solo
segundo a NBR 6508 (ABNT 1984)
131
- Limites de Atterberg pela determinaccedilatildeo do Limite de
Liquidez segundo a NBR 6459 (ABNT 1984) e determinaccedilatildeo do
Limite de Plasticidade segundo a NBR 7180 (ABNT 1984)
- Expansatildeo com corpo de prova livre verticalmente sem
normativa especifica para solos estruturados
- Cisalhamento direto (ASTM D308098)
- Compressatildeo diametral ou ensaio Brasileiro (Brazilian Test)
segundo as normativas brasileiras NBR 6118-2003 NBR-7222-94 e
BRITISH STANDARD 1881 (1970)
Na figura 74 ilustra-se utilizando um fluxograma resumido o
meacutetodo experimental da pesquisa
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental
A 1ordf Etapa mencionada no fluxograma da Figura 74 refere-se agrave
amostragem e foi comentada no item 31 ldquoSeleccedilatildeo de materiais e a
amostragemrdquo Paacutegina 91
Para o ensaio de perda de massa 2ordf Etapa do fluxograma
resumido (Figura 74) imergia-se os corpos de prova padratildeo ciliacutendricos
de 381mm de diacircmetro e 782mm de comprimento estruturados por
um periacuteodo de 48 horas em um recipiente proacuteprio para tal como
descrito no subitem 42 (Paacutegina 135) Estas dimensotildees dos corpos de
132
prova foram escolhidas para que se uniformizassem os corpos de prova
em funccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral
Apenas 7 das 27 amostras inicialmente coletadas
permaneceriam com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua A apresentaccedilatildeo dos resultados
(PMI) encontra-se na Tabela 14 (Paacutegina 138) Os solos que
permaneceram inalterados quando submetidos ao PMI foram
denominados selecionados e os que desagregaram denominados
rejeitados consequumlentemente suas regiotildees chamadas de exploratoacuterias
conforme o exposto no item 32 ldquoConceito de perda de massa por
imersatildeo em aacutegua (PMI)rdquo Paacutegina 94
Na 3ordf Etapa (Figura 74) aplicava-se o conceito de perda de
massa por imersatildeo em si fazendo-se o seguinte os materiais
selecionados (PMIlt10) eram encaminhados para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de expansatildeo vertical horizontal desestruturada e os ensaios
mecacircnicos os materiais rejeitados (PMIgt10) eram submetidos
somente agrave expansatildeo no plano vertical Natildeo obstante realizavam-se
algumas medidas de expansotildees desestruturadas tambeacutem no plano
horizontal para os solos rejeitados para que houvesse possibilidades de
comparaccedilotildees e aproveitamento de amostras
Na 4ordf Etapa (Figura 74) realizavam-se efetivamente os ensaios
de caracterizaccedilatildeo limites de Atterberg e as expansotildees verticais
Ressalta-se que estes ensaios foram realizados para todas as amostras
coletadas incluindo os solos provenientes das regiotildees exploratoacuterias
muitas vezes recusados Foram guardadas algumas pequenas amostras
indeformadas excedentes na cacircmara uacutemida do LMS-UFSC
Para estas amostras que permaneceram intactas (amostras
selecionadas) apoacutes a realizaccedilatildeo do PMI mediu-se a traccedilatildeo indireta sob
condiccedilotildees poacutes-inundadas e naturais e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento utilizando o cisalhamento direto (ensaios mecacircnicos) Esta
etapa eacute denominada 5ordf Etapa no fluxograma resumido (Figura 74)
Mais especificamente para os solos selecionados media-se agrave
expansatildeo de corpos de prova estruturados nas condiccedilotildees naturais
submetidos agrave imersatildeo em aacutegua destilada em dois planos
perpendiculares Moldava-se para uma mesma amostra dois corpos de
prova segundo dois planos vertical e horizontal tendo como referecircncia
a posiccedilatildeo zenital onde o plano vertical formaria um acircngulo de zero
graus Natildeo obstante media-se tambeacutem a expansatildeo desestruturada destes
materiais
Ainda sobre a 5ordf Etapa para os solos selecionados prosseguia-
se realizando os ensaios mecacircnicos de cisalhamento direto com corpos
133
de provas estruturados inundados para um mesmo solo nas duas
direccedilotildees vertical e horizontal outra vez utilizando como referencial a
equumlidade da posiccedilatildeo zenital Tinha-se o cuidado de fazer corresponder agrave
posiccedilatildeo destes corpos de prova as mesmas posiccedilotildees submetidas agraves
expansotildees
Por uacuteltimo realizava-se o ensaio de compressatildeo diametral
poreacutem somente no plano vertical Para tal utilizavam-se corpos de prova
estruturados nas condiccedilotildees naturais de um mesmo solo todavia
moldavam-se dois corpos de prova igualmente nas mesmas condiccedilotildees
No primeiro (CP) realizava-se o ensaio nas condiccedilotildees de estado natural
e no segundo (CP) nas condiccedilotildees inundadas
Figura 75 ndash Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)
Para a realizaccedilatildeo dos ensaios de perda de massa e compressatildeo
diametral adotou-se como padratildeo corpos de prova de 381 mm de
diacircmetro por 782 mm de altura do qual a moldagem e os instrumentos
utilizados estatildeo ilustrados na Figura 75
134
4 ENSAIOS REALIZADOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS
RESULTADOS
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg
Observaram-se durante a realizaccedilatildeo dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo alguns aspectos problemaacuteticos vinculados diretamente
aos solos residuais
Fundamentalmente o procedimento de destorroamento acaba
por quebrar e separar minerais sensiacuteveis como os feldspatos alterados
alterando o tamanho original das partiacuteculas Natildeo obstante a utilizaccedilatildeo
do hexametafosfato de soacutedio durante a floculaccedilatildeo acaba muitas vezes
por natildeo cumprir seu papel deixando de separar partiacuteculas de argila
fortemente aderidas agraves partiacuteculas maiores como os pedregulhos por
exemplo Estes pontos no procedimento recomendado pela norma satildeo
questionaacuteveis sobre o ponto de vista das anaacutelises para solos residuais
Mitchell (1976) jaacute havia notado que havia mais partiacuteculas argilosas do
que a granulometria apresentava para solos residuais de granito da
regiatildeo de Berkeley (USA) comparando os resultados de granulometria
convencional com os de anaacutelises microscoacutepicas bem detalhadas
Uma questatildeo importante e tambeacutem discutiacutevel diz respeito
sobre a alteraccedilatildeo que ocorre no teor de umidade inicial in situ mesmo
estando os solos devidamente armazenados na cacircmara uacutemida ateacute a data
da moldagem dos corpos de prova Para os solos estudados estima-se
que as alteraccedilotildees ocorram entre o intervalo de 15 a 5 durante um
periacuteodo de 10 meses e acredita-se que devido a varias razotildees estas
influenciam decisivamente as estruturaccedilotildees dos solos Estes materiais
por possuiacuterem permeabilidade aberta perdem e absorvem facilmente
aacutegua em seus vazios alterando significativamente o teor de umidade
natural Por exemplo pode-se mencionar que estas variaccedilotildees no teor de
umidade promovem um enrijecimento da amostra dentro da cacircmara
uacutemida provocado pelo domiacutenio das forccedilas capilares que comeccedilam a
atuar intensamente sobre o arcabouccedilo soacutelido sentiu-se estes efeitos
durante a manipulaccedilatildeo e moldagem dos corpos de prova em periacuteodos
diferentes Uma segunda hipoacutetese eacute de que estas forccedilas capilares possam
ser tatildeo intensas a ponto de esmagar as cimentaccedilotildees assumindo por sua
vez o papel destas poreacutem desestruturando os solos sobre o ponto de
vista da existecircncia das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
135
Avaliaram-se as propriedades plaacutesticas e coesivas conforme os
resultados dos limites de Atterberg (Tabela 23) As conclusotildees geo-
mecacircnicas para solos residuais estruturados baseadas nos meacutetodos
tradicionais para solos sedimentares natildeo satildeo realistas por conseguinte
natildeo reproduzem o comportamento do arcabouccedilo soacutelido real destes solos
Anaacutelises baseadas em meacutetodos desestruturantes e reconstituintes como
os recomendados por Nogami e Villibor (1994) ou muitas vezes
denominados de classificaccedilatildeo dos solos tropicais ou lateriacuteticos por
exemplo satildeo contraditoacuterios A falha estaacute na proacutepria concepccedilatildeo de
desestruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido Quando se desestrutura o solo
reconstituindo-o fisicamente natildeo jaacute se tem mais o mesmo material pois
o arcabouccedilo soacutelido na forma estruturada do mesmo natildeo existe mais e
segundo o estado tecnoloacutegico atual seraacute impossiacutevel reproduzi-lo Por
outro lado muitas vezes os equipamentos utilizados natildeo possuem
sensibilidade suficiente para computar valores de plasticidade e liquidez
pequenos muito comum para os solos tropicais e subtropicais
Tem-se como predefinido que qualquer ensaio aplicado aos
solos naturalmente estruturados deve ter como predicado a preservaccedilatildeo
ao maacuteximo possiacutevel da estruturaccedilatildeo natural destes Reconhece-se que
por suas peculiaridades evidentemente estes solos satildeo problemaacuteticos
devido ao fato da dificuldade da realizaccedilatildeo dos procedimentos e ensaios
usuais Como sugestatildeo se deveriam adaptar novos equipamentos
que imprimissem aos solos pouquiacutessimos efeitos mecacircnicos
consequentemente que tivessem alto grau de sensibilidade assim
partir-se-ia do principio da conservaccedilatildeo das cimentaccedilotildees naturais
durante a anaacutelise geoteacutecnica
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)
Como anteriormente no item 32 na Paacutegina 94 jaacute foi apresentado
o conceito de perda de massa por imersatildeo agora irar-se-aacute apresentar
diretamente o ensaio e seus resultados
Na segunda etapa (Figura 74) em laboratoacuterio o conceito de
perda de massa por imersatildeo foi aplicado realizando-se o ensaio de perda
de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI) com a imersatildeo em aacutegua de um
corpo de prova (CP) livre sem moldes ciliacutendrico de 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento estruturado por um periacuteodo de 48
horas em um recipiente especialmente manufaturado para tal Os
resultados encontram-se na Tabela 14 paacutegina 138 Como jaacute dito estas
136
dimensotildees (CP) foram escolhidas visando corpos de prova semelhantes
aos do ensaio de compressatildeo diametral
Na Figura 76 tem-se um exemplo Em ldquoArdquo encontra o solo
A1SPA imerso durante 48 horas e permanecendo sem desagregaccedilotildees
No fundo do recipiente pode-se notar que natildeo haacute material acumulado o
que natildeo se pode dizer para o material em ldquoBrdquo na Figura 76 que
desagregou parcialmente no primeiro minuto depois de imerso em aacutegua
e que no final de 5 minutos encontrava-se totalmente desagregado
acumulando material no fundo do pote coletor Na mesma figura (Figura
76) pode-se observar um exemplo de solo selecionado (A) e outro de
rejeitado (B) Acredita-se que um valor de ateacute 10 de perda de massa
possa ser devido a alguma imperfeiccedilatildeo amostral e que o tempo de 48
horas para estes solos seja suficiente para que o arcabouccedilo soacutelido
aproxime-se do estado saturado
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada
(A1SPA) e a direita rejeitada (A3SPA)
Para a realizaccedilatildeo do ensaio de perda de massa por imersatildeo
produziu-se um recipiente conforme as Figuras 77 e 78 que basicamente se constitui em um pote (e) com uma torneira adaptada em
sua base (b) e acima desta base um pedestal drenante (c) envolto em
dreno geoteacutecnico (a) onde o corpo de prova permanecia repousando
137
durante as 48 horas necessaacuterias (f) Para um melhor andamento dos
serviccedilos foram manufaturados quatro (4) recipientes
A massa desagregada acumulava-se no fundo (f) e logo depois
de passado o periacuteodo de 48 horas media-se agrave massa desagregada
atraveacutes do controle do seu peso desagregado seco em estufa em relaccedilatildeo
ao peso total seco inicial denominado de perda de massa por imersatildeo
ou PMI
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo
(esquerda) e lateral (direita)
138
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada
Para a medida da expansatildeo estruturada vertical e horizontal dos
solos provocada pela presenccedila da aacutegua em seus vazios utilizou-se de um
sistema constituiacutedo por um medidor de deformaccedilotildees (a) top-cap (d) e
dois aneacuteis de encaixe metaacutelicos (c e) com uma pedra porosa na base
Moldava-se o solo dentro do anel molde ou inferior (c) no estado
indeformado encaixava-se o sistema de aneacuteis e fazia-se inundar com
aacutegua destilada a amostra (Figura 79a) Seguia-se anotando o tempo e a
deformaccedilatildeo correspondente ateacute a constacircncia das variaccedilotildees
volumeacutetricas No intervalo de cada ensaio secava-se ao ar a pedra
porosa para que esta viesse a interferir ao miacutenimo nas expansotildees as dimensotildees do anel molde eram diacircmetro de 599mm altura de 162mm
constante de 0002mmunidade (constante do anel) sendo que na parte
superior verticalmente o corpo de prova era livre
139
(c) Figura 79 ndash Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)
140
Realizavam-se expansotildees em corpos de prova estruturados nas
direccedilotildees vertical e horizontal nas condiccedilotildees naturais e desestruturadas
objetivando-se saber em qual direccedilatildeo o solo expandia mais
identificando anisotropias da mesma forma com o intuito de comparar
o efeito das cimentaccedilotildees sobre as expansotildees
Ressalta-se que natildeo existe normativa para ensaio de expansatildeo
para solos estruturados somente para solos reconstituiacutedos
Para os solos que foram selecionados media-se tambeacutem a
expansatildeo desestruturada com o solo reconstituiacutedo nas mesmas
condiccedilotildees iniciais Para tal desestruturavam-se os solos no almofariz
com o pilatildeo tendo o cuidado para natildeo quebrar partiacuteculas sensiacuteveis
visando reconstituiacute-los compactava-os sem controle de energia dentro
do anel utilizado para expansatildeo
Como se tinha o teor de umidade desta amostra na cacircmara
uacutemida se controlava o peso seco segundo o peso especifico seco
desejado igual agraves condiccedilotildees iniciais acrescentava-se aacutegua ou retirava-
se caso fosse necessaacuterio para a obtenccedilatildeo do mesmo teor de umidade
natural adotado como o teor de umidade do ensaio de expansatildeo vertical
com os equipamentos disponiacuteveis conforme a Figura 79c assim poder-
se-ia corrigir a umidade reduzindo o material as mesmas condiccedilotildees
naturais
Os ensaios de expansatildeo vertical foram realizados no periacuteodo de
novembro de 2009 a fevereiro de 2010
Deste periacuteodo ateacute o mecircs de junho de 2010 periacuteodo em que se
realizou as expansotildees desestruturadas houve reduccedilotildees de 1 agrave 5 no teor
de umidade inicial devido ao permanecimento das amostras na cacircmara
uacutemida
As Figuras 80 e 82 mostram os ensaios de expansatildeo na integra
Para melhorar a visualizaccedilatildeo ampliaram-se estes graacuteficos
separadamente por regiotildees (Figuras 81 e 83)
141
Fig
ura
80 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s es
trutu
rados
nas
condiccedil
otildees
nat
ura
is e
est
rutu
radas
vis
atildeo g
eral
142
Fig
ura
81
ndash V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
80
143
Fig
ura
82 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s re
const
ituiacuted
os
agraves c
ondiccedil
otildees
nat
ura
is (
des
estr
utu
rados)
vis
atildeo g
eral
144
Fig
ura
83
- V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
82
145
44 Ensaio de cisalhamento direto
Os ensaios mais utilizados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia dos solos satildeo as compressotildees descompressotildees e os
cisalhamentos O ensaio que fornece os melhores resultados conforme o
estado de tecnologia atual satildeo as compressotildees triaxiais devido agrave
possibilidade de obter paracircmetros de deformabilidade medir a poro-
pressatildeo simular quaisquer carregamentos e controlar a drenagem Para
os solos naturalmente estruturados o ensaio de compressatildeo triaxial
drenado seria o ideal Cuidados devem ser tomados para que durante a
consolidaccedilatildeo natildeo se rompam as cimentaccedilotildees Poreacutem os ensaios de
laboratoacuterio mais empregados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento satildeo os ensaios de cisalhamento direto
Rapidez baixo custo e facilidade na consolidaccedilatildeo satildeo caracteriacutesticas
que os deixam muito atraentes principalmente para os solos residuais
em especial aos derivados do clatilde graniacutetico que muitas vezes possuem
material granular e grosseiro em sua composiccedilatildeo por isso apresentando
problemas de moldagem de corpos de prova
Deve-se ressaltar que devido agrave alta permeabilidade destes solos
geralmente submetidos ao ensaio com a imersatildeo do solo em aacutegua
subentende-se que este chegue a valores muito aproximados da
saturaccedilatildeo o que natildeo eacute provado fisicamente pois neste ensaio natildeo existe
a possibilidade do controle dos paracircmetros de Skempton (A e B) para
controle da poro-pressatildeo
Para os materiais granulares a experiecircncia cientiacutefica comprova
que os resultados obtidos com o cisalhamento direto como as curvas e
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento se aproximam muito dos
obtidos em ensaios triaxiais Por estas razotildees e devido agrave grande
quantidade de dados jaacute existentes trabalhar com o ensaio de
cisalhamento direto eacute uma boa opccedilatildeo
No ensaio de cisalhamento direto basicamente um corpo de
prova eacute moldado em uma caixa bipartida que possui uma parte fixa e
outra moacutevel Primeiramente inunda-se o corpo de prova e aplica-se um
carregamento vertical para consolidaccedilatildeo do corpo de prova durante 24
horas Apoacutes a consolidaccedilatildeo eacute imposto agrave caixa um binaacuterio de forccedilas
tangenciais respectivamente transferindo ao solo um movimento
cisalhante sob uma velocidade constante gerando uma evoluccedilatildeo das
tensotildees impondo uma superfiacutecie de cisalhamento (Figura 84) Durante
o ensaio medem-se as forccedilas cisalhantes e as deformaccedilotildees vertical e
horizontal para uma forccedila vertical constante ateacute a ruptura do corpo de
146
prova (Figura 84) Satildeo realizados no miacutenimo trecircs corpos de prova para
cada amostra estudada respectivamente para a obtenccedilatildeo da envoltoacuteria
de Mohr-Coulomb
O ensaio eacute guiado pelas condiccedilotildees de drenagem naturais do solo
pois natildeo se consegue impor condiccedilotildees de drenagem neste equipamento
a vista disso natildeo se tem controle da drenagem nem das condiccedilotildees de
fronteira na amostra A tensatildeo neutra natildeo eacute medida por isso as tensotildees
efetivas satildeo desconhecidas O resultado eacute um plano de ruptura e um
campo de tensotildees e deformaccedilotildees na amostra natildeo uniformes com rotaccedilatildeo
do plano de tensotildees principais (Figura 84) A concentraccedilatildeo de tensotildees
nas bordas da caixa cisalhante e a rigidez desta satildeo os principais
agentes que provocam a formaccedilatildeo do campo desuniforme de tensotildees
(HUMMES 2007)
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990
Devido agrave grande heterogeneidade do maciccedilo em que se trabalha
para que se pudesse estudar os efeitos anisotroacutepicos que incidem sobre
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento elaborou-se para cada
amostra 3 corpos de prova na direccedilatildeo vertical e 3 corpos de prova na
direccedilatildeo horizontal Estas amostras por sua vez foram sempre coletadas
na posiccedilatildeo vertical em relaccedilatildeo ao maciccedilo (zecircnite) conforme a Figura 85
Inicialmente antes da consolidaccedilatildeo as condiccedilotildees dos corpos de prova
eram as naturais ou seja com o teor de umidade natural
Apesar de se saber que existe uma infinidade de planos que
poderiam ser estudados acredita-se que estes planos escolhidos para
cisalhar sejam os mais importantes e representativos Durante a
moldagem dos corpos de prova teve-se o cuidado de moldar ao maacuteximo
fora da influecircncia de planos de fraqueza reliquiacuteares que pudessem
intervir nos resultados enfraquecendo os corpos de prova
147
Eacute de se esperar que o plano que tenha maior massa de material
confinante em seu entorno se mantenha mais protegido dos efeitos das
intempeacuteries tendendo a expandir menos conservando assim suas
caracteriacutesticas intriacutensecas de resistecircncia iniciais Por outro lado o plano
que eacute atingido por desconfinamentos em geral como o deslizamento por
exemplo torna-se desprotegido desconfinado consequumlentemente fica
exposto agraves variaccedilotildees volumeacutetricas portanto tendendo a ser menos
estruturado Natildeo obstante foi possiacutevel comparar os valores dos
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento dos solos com os valores
obtidos nas expansotildees realizadas pois na anaacutelise se fez que os planos
utilizados fossem correspondentes
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados
horizontal e vertical e das expansotildees
Os corpos de prova foram consolidadas em estaacutegios sob tensotildees
normais de 31 kPa 74 kPa 122 kPa ateacute a constacircncia de volume que
ocorria em torno de duas horas As baixas tensotildees representam agrave tensatildeo
atuante devido ao peso proacuteprio do solo e as maiores tecircm o objetivo de
simular o comportamento do solo sobre campos de tensotildees crescentes
oriundos de carregamentos que o levaratildeo a ruptura sob condiccedilotildees
drenadas As amostras tinham dimensotildees de 2065mm de altura com
1016mm de lados
Prosseguem nas paacuteginas seguintes as tabelas siacutenteses
envoltoacuterias de ruptura e os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
para os solos selecionados e ensaiados com o equipamento de
148
cisalhamento direto nos planos vertical e horizontal todos sob
condiccedilotildees de inundaccedilatildeo e consolidados
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
149
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
150
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
151
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
152
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
153
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
154
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
155
(as
curv
as c
onti
nuam
na
outr
a p
aacutegin
a)
156
Fig
ura
100 ndash
Curv
as t
ensotilde
es-d
eform
accedilotildees
par
a os
solo
s es
tudad
os
obti
das
no e
nsa
io d
e ci
salh
amen
to d
iret
o
157
45 Ensaio de compressatildeo diametral
Este ensaio idealizado pelo professor Lobo Carneiro
(CARNEIRO1943) tambeacutem eacute conhecido como ensaio Brasileiro Na
verdade eacute a medida indireta da traccedilatildeo de um material portanto sob
certo ponto de vista principalmente o geoteacutecnico eacute a medida da coesatildeo
dos materiais Pela sua simplicidade precisatildeo e uniformidade de
resultados eacute reconhecido no meio teacutecnico como muito adequado para
obter dados de resistecircncia agrave traccedilatildeo de materiais como concreto rochas
solos fortes e estruturados (INGLES FRYDMAN 1963)
O teste envolve o carregamento uniaxial de um cilindro circular
ou um disco Ocorre uma uniformidade de tensotildees de traccedilatildeo
perpendiculares ao longo do plano diametral onde ocorre a ruptura
sendo que no nuacutecleo da amostra desenvolvem-se condiccedilotildees biaxiais
observar a Figura 101 (KRISHNAYA EISENSTEIN 1974)
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo diametral
Por isso a regiatildeo de distribuiccedilatildeo das tensotildees eacute relativamente
uniforme desde que a largura dos filetes de apoio seja de 10 do
diacircmetro da amostra (CARNEIRO 1943) A amostra deve possuir uma
relaccedilatildeo de 2 (dois) entre altura e diacircmetro para que a geometria do
corpo de prova natildeo interfira no ensaio Assume-se que a ruptura tenha
iniciado no instante em que ocorre a carga de pico (INGLES FRYDMAN 1963) A formulaccedilatildeo baacutesica do ensaio eacute a seguinte
DL
Pt
2
5
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
158
Onde
σt - Resistecircncia agrave traccedilatildeo
P - Esforccedilo de compressatildeo total aplicado
L - Altura da amostra
D - Diacircmetro da amostra
A existecircncia de coesatildeo verdadeira em solos residuais oriundos do
granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Solos
com coesatildeo verdadeira deveratildeo apresentar pequena resistecircncia agrave traccedilatildeo
mesmo quando submetidos a estados fiacutesicos sem confinamento A
medida eacute dita indireta pois durante o ensaio natildeo haacute traccedilatildeo propriamente
dita mas sim devido ao carregamento se induz este a um estado de
traccedilatildeo Por isso a forma do corpo de prova alinhamento do
carregamento e a distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees satildeo premissas para
que se alcancem medidas de valores corretos durante o ensaio
O objetivo foi realizar este ensaio para se medir a traccedilatildeo de
forma indireta nos corpos de prova concomitantemente tentando
interligar estes resultados obtidos com as cimentaccedilotildees existentes entre
partiacuteculas para tal posteriormente associando estes resultados ao
intercepto coesivo dos solos e seus agentes intervenientes Adotou-se
como corpo de prova padratildeo um cilindro indeformado com 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento
Para todos os solos (amostras) selecionados realizaram-se a
compressatildeo diametral com corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e
submersas todos estruturados A imersatildeo era por um tempo miacutenimo de
48 horas
Acredita-se que devido agrave permeabilidade razoavelmente alta
dos solos em estudo este procedimento e o periacuteodo de submersatildeo
fossem suficientes para remover quase que totalmente os efeitos da
coesatildeo aparente atingindo um estaacutegio muito proacuteximo da condiccedilatildeo
saturada Logo depois de concluiacutedo o periacuteodo de submersatildeo retirava-se
o corpo de prova da imersatildeo e rapidamente submetia-o agrave ruptura pois o
sistema de compressatildeo jaacute estava todo preacute-acionado Para a realizaccedilatildeo de
todo o procedimento natildeo eram gastos mais do que 5 minutos As
rupturas se davam na carga de pico Para o ensaio com amostra natural
moldavam-se os corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e submetia-os
as compressotildees A constante do anel de carga que se obteve com sua
calibraccedilatildeo segue na tabela siacutentese do ensaio (Tabela 22 Paacuteg171)
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
163
B) Corpos de prova submetidos ao ensaio sob as condiccedilotildees poacutes-
inundadas
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista
superior
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral
164
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas
165
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de
ruptura vista lateral (A18)
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais
166
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)
Figura 115 ndash Corpo de prova A11
167
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da
amostra A20 vista de topo
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do
corpo de prova vista lateral (A20)
168
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de
planos de fraqueza (A20)
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada
169
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral
170
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)
Algumas observaccedilotildees foram realizadas durante os ensaios de
compressatildeo diametral Focava-se examinar com minuacutecia a formaccedilatildeo do
plano de ruptura durante o carregamento Para os corpos de prova
ensaiados tem-se os corpos de prova A1 A11 A18 A20 A21 A22 que
formaram planos de ruptura condizentes com a teoria formando um
campo de tensotildees uniformes como o esperado Exceccedilotildees aconteceram
A amostra A18 por exemplo que devido a planos de fraqueza natildeo
formou a superfiacutecie de ruptura esperada e por fim a amostra A2 que
apesar de ter sido selecionada no PMI desagregou posteriormente
quando submetida agrave imersatildeo Estes detalhes podem ser visualizados na
coletacircnea de fotos da Figura 103 ateacute a Figura 122
Segue na Tabela 22 a apresentaccedilatildeo dos resultados em forma de
tabela com resumo dos dados obtidos durante o ensaio de compressatildeo
diametral
171
T
ab
ela
22 ndash
Tab
ela
siacutente
se c
om
os
val
ore
s de
resi
stecircn
cia
agrave tr
accedilatildeo
par
a os
solo
s se
leci
onad
os
e en
saia
do
s
A1
00
571
483
38
176
2410
0128
4604
8126
38
177
2410
1121
5155
7449
0
A1B
00
571
--
--
--
266
38
170
8-
-358
5-
A2
00
571
75
38
176
2214
1144
893
9-
--
--
--
A11
00
571
191
38
176
2296
8127
7239
115
38
176
5307
3125
918
7220
4
A18A
00
571
470
38
176
2389
4132
8588
588
38
171
5391
2132
2117
4471
1
A18B
00
571
--
--
--
124
38
158
9-
-200
9-
A20
00
571
220
38
176
2512
9114
7275
574
38
162
8394
4107
3112
4163
0
A20B
00
571
--
--
--
21
38
169
5-
-28
8-
A21
00
571
119
38
176
2437
6109
4149
029
38
170
4439
9111
639
3109
7
A22
00
571
175
38
176
2519
5113
6219
128
38
177
2513
108
934
6184
5
σts
at
(kP
a)
Δσ
t (k
Pa)
EN
SA
IO D
E C
OM
PR
ES
SAtilde
O D
IAM
ET
RA
L
Condiccedil
otildees
nat
ura
isC
ondiccedil
otildees
inundad
as
wi
()
Const
ante
do
anel
de
carg
a
(kgd
ivis
atildeo)
Corp
os
de
pro
va
das
amost
ras
sele
cionad
as
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
γs
(kN
m3)
wi
()
γs
(kN
m3)
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
σtntilde
sat
(kP
a)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
cm)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
(cm
)
172
5 ndash ANAacuteLISE DOS RESULTADOS
Neste capiacutetulo apresentam-se as anaacutelises dos experimentos
realizados de forma global sempre visando os objetivos gerais
Primeiramente apresenta-se uma tabela siacutentese de caraacuteter geral
que traz resumidamente todos os dados meacutedios obtidos para os solos
durante a campanha de ensaios laboratoriais de caracterizaccedilatildeo e ensaios
em geral realizados no laboratoacuterio LMS-UFSC Como durante a
realizaccedilatildeo dos ensaios em geral obteve-se um grande nuacutemero de valores
para os iacutendices fiacutesicos aplicou-se sobre estas variaacuteveis quantitativas um
tratamento estatiacutestico preacutevio mais especificamente as teacutecnicas de meacutedia
aritmeacutetica e desvio padratildeo assim obtendo-se um valor representativo
para cada ensaio correspondente a cada solo Em matildeos destes montou-
se esta tabela resumo (siacutentese)
Em seguida apresenta-se o cruzamento das variaacuteveis obtidas
durante a caracterizaccedilatildeo em forma graacutefica Tabela 23 e as Figuras 123
124 e 125 no item 51
Por fim apresenta-se de forma praacutetica uma anaacutelise graacutefica
detalhada realizada segundo cruzamentos das variaacuteveis mais importantes
investigadas de interesse na pesquisa De forma objetiva separa-se esta
parte da anaacutelise em cinco (5) grandes grupos de famiacutelias que trazem as
variaacuteveis a serem analisadas segundo a sua afinidade ou vinculamento
que satildeo intercepto coesivo obtido no ensaio de cisalhamento direto
sobre condiccedilotildees inundadas item 52 Figuras 126 a 135 acircngulo de atrito
interno obtido no ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees
inundadas item 53 Figuras 136 137 e 138 resistecircncia agrave traccedilatildeo obtida
no ensaio de compressatildeo diametral apoacutes inundaccedilatildeo e natural item 54
Figuras 139 a 147 variaccedilotildees volumeacutetricas obtidas no ensaio de
expansatildeo item 55 Figuras 148 e 149
As linhas de tendecircncia foram objetivo de diversas anaacutelises
traccedilados e sobreposiccedilotildees Onde possiacutevel acrescentam-se como dados
complementares (BARBETTA 1999) a equaccedilatildeo caracteriacutestica da
dispersatildeo o coeficiente de determinaccedilatildeo Rsup2 Coeficiente de Pearson
(CPearson)
174
51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos
Neste momento realiza-se uma anaacutelise dos valores meacutedios
obtidos para os iacutendices fiacutesicos e limites de Atterberg nos ensaios
normalizados de caracterizaccedilatildeo conjuntamente com os dados obtidos
para cada corpo de prova utilizado para os ensaios de cisalhamento
direto expansotildees e perda de massa por imersatildeo Pode-se dizer ateacute que se
trata de um cruzamento geral entre variaacuteveis obtidas durante estes
ensaios Todas as anaacutelises foram realizadas para os solos no estado
estruturado
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural
A anaacutelise da Figura 123 mostra que o grau de saturaccedilatildeo aumenta
conjuntamente com o teor de umidade natural
175
Figura 124 ndash Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural
176
Os valores obtidos na pesquisa quando inseridos na carta de
Casagrande (1932) natildeo se encontram na regiatildeo esperada para solos
areno-siltosos (Figura 124) O iacutendice de vazios natural diminui enquanto
o peso especiacutefico seco aumenta segundo a Figura 125
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e horizontal
com as outras variaacuteveis obtidas
Agora se introduz a anaacutelise do intercepto coesivo em funccedilatildeo das
diversas variaacuteveis estudadas Os valores do intercepto coesivo foram
obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em duas direccedilotildees
ortogonais Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos
corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de cisalhamento direto
nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto
177
A anaacutelise da relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos verticais e
horizontais (Figura 126) apesar do pequeno nuacutemero de pontos mostra
haver significativas diferenccedilas entre a coesatildeo vertical e horizontal
Segundo o graacutefico da Figura 126 a coesatildeo vertical eacute levemente
maior do que a horizontal
Ainda analisando o graacutefico da Figura 126 pode-se constatar
que existem fortes indiacutecios do intercepto coesivo ter comportamento
anisotroacutepico
Devido a este comportamento observado pode-se supor que
existem possibilidades da estruturaccedilatildeo devido agraves cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas ser maior na direccedilatildeo vertical Acredita-se que com o aumento
do espaccedilo amostral estas observaccedilotildees possam se aclarar mais
graficamente
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
178
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
179
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
A Figura 127 mostra da mesma forma que a Figura 129 natildeo
haver dependecircncia sensiacutevel entre o intercepto coesivo horizontal e a
expansatildeo horizontal estruturada Por outro lado na Figura 128 e
tambeacutem na Figura 130 observa-se que o intercepto coesivo vertical
mostra uma afinidade com as expansotildees diminuindo com o aumento
das expansotildees estruturadas
180
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural
A anaacutelise da Figura 131 aponta haver um aumento da coesatildeo
com o aumento do teor de umidade natural Colocaram-se dados que
Bevilaqua (2004) e Higashi (2006) obtiveram para solos semelhantes
(Figura 131)
181
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Muito embora haja uma significativa dispersatildeo ao contraacuterio do
esperado o graacutefico da Figura 132 revela uma tendecircncia de aumento do
intercepto coesivo com o aumento do iacutendice de vazios natural
182
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural
Observa-se na Figura 133 haver uma tendecircncia de crescimento
do intercepto coesivo com o grau de saturaccedilatildeo natural
183
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
As Figuras 134 e 135 respectivamente mostram que os interceptos
coesivos vertical e horizontal dependem muito pouco dos limites de
Atterberg entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre as
variaacuteveis
184
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
185
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno vertical
e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas
Da mesma forma seraacute analisado o acircngulo de atrito interno obtido
atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em funccedilatildeo das diversas
variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram
determinados nos corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de
cisalhamento direto nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a interpretaccedilatildeo graacutefica
conjunta dos acircngulos de atrito interno vertical e horizontal destes solos
(Figura 136) revela indiacutecios de comportamento isotroacutepico
186
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Observa-se uma forte influecircncia do iacutendice de vazios no acircngulo
de atrito interno pois a interpretaccedilatildeo graacutefica da Figura 137 denota que o
iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito diminui
Na Figura 137 os dados obtidos por Bevilaqua (2004) foram
analisados conjuntamente
187
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia
A Figura 138 tambeacutem mostra fortes afinidades entre o acircngulo
de atrito interno e a fraccedilatildeo areia da granulometria pois as duas variaacuteveis
apresentam crescimento conjunto
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis obtidas
Nesta anaacutelise objetivam-se relacionar as resistecircncias agrave traccedilatildeo
medidas no ensaio de compressatildeo diametral para os solos pesquisados
com as outras variaacuteveis medidas em outros ensaios O enfoque principal
agora era tentar realizar um dos objetivos principais do trabalho por
isso cruzam-se as resistecircncias agrave traccedilatildeo com os valores obtidos para o
intercepto coesivo e expansotildees a procura de correlaccedilotildees natildeo obstante cruza-se tambeacutem com os iacutendices fiacutesicos obtidos nos proacuteprios corpos de
prova do ensaio de traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo foi obtida em amostras
sob condiccedilotildees naturais e apoacutes submersatildeo Completa-se a anaacutelise
comparando os valores obtidos com os de outras pesquisas
188
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
189
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
190
A anaacutelise graacutefica conjunta das Figuras 139 140 141 142
aponta que o intercepto coesivo vertical comporta-se mais influenciado
pela resistecircncia a traccedilatildeo do que o intercepto coesivo horizontal
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a anaacutelise conjunta dos
graacuteficos do intercepto coesivo em funccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo expotildee
que existe a tendecircncia de aumento do intercepto coesivo com o aumento
da resistecircncia agrave traccedilatildeo destes solos (Figuras 139 140 141 e 142)
Observa-se que a aproximaccedilatildeo de valores entre as variaacuteveis
coesatildeo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute relacionada agrave preservaccedilatildeo ou natildeo das
cimentaccedilotildees
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos
A anaacutelise graacutefica da Figura 143 revela uma tendecircncia de
aumento dos interceptos coesivos horizontais e verticais
191
concomitantemente com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural e a resistecircncia agrave traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo variaacutevel
semelhante agrave coesatildeo aparente
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas
Na Figura 144 comparam-se graficamente os valores obtidos
na pesquisa com valores obtidos por outros pesquisadores Neste graacutefico
observam-se a formaccedilatildeo de famiacutelias de curvas que podem indicar
192
dependecircncias e correlaccedilotildees entre os dados comparados relaccedilotildees estas
que poderiam melhorar com o aumento do espaccedilo amostral Os valores
de resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28 kPa) obtida satildeo comparativamente
maiores do que valores publicados por outros pesquisadores apesar do
iacutendice de vazios ser significativamente maior (05-16)
A tendecircncia verificada eacute a mesma ou seja a resistecircncia a traccedilatildeo
diminui com o aumento do iacutendice de vazios
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais
193
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
194
Da anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das
expansotildees (Figuras 145 e 146) observa-se natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis Pode-se observar que existe uma leve tendecircncia da
resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais
aumentam (Figura 145)
A anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo natural e
inundada (Figura 147) revela haver tendecircncia em aumento desta
diferenccedila em quanto agraves expansotildees diminuem
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas
Nesta anaacutelise buscam-se correlaccedilotildees entre as variaccedilotildees
volumeacutetricas de expansatildeo obtidas atraveacutes do ensaio de expansatildeo natildeo
normalizado e as outras variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices
fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos corpos de prova
moldados para o proacuteprio ensaio de expansatildeo Os corpos de prova
inicialmente estavam nas condiccedilotildees naturais e estruturadas
posteriormente para a realizaccedilatildeo do ensaio foram submetidas agrave
submersatildeo em aacutegua Ensaiaram-se tambeacutem algumas amostras
desestruturadas a fim de estabelecer comparaccedilotildees de grandezas
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados
195
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)
Da anaacutelise conjunta entre as expansotildees estruturadas (Figura
148) pode-se observar que existe uma tendecircncia das expansotildees
horizontais serem maiores do que as expansotildees verticais As expansotildees
horizontais tambeacutem satildeo as que mais tempo demoram para alcanccedilar a
expansatildeo maacutexima e estabilizar (Figura 149)
O fato das expansotildees serem menores na direccedilatildeo vertical que eacute a
direccedilatildeo que tem maior valor de intercepto coesivo eacute relevante e daacute
indiacutecios de uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de que a estruturaccedilatildeo dos solos eacute
maior na direccedilatildeo vertical o que prova que as cimentaccedilotildees exercem
forccedilas contraacuterias importantes contra as expansotildees
Em breve conjetura tentar-se-aacute formar algumas hipoacuteteses para estas
evidecircncias acima expostas
Levando-se em conta a coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
(Capitulo 3) pode-se observar que a encosta antes do deslizamento
mostrava-se ter mais massa confinante na direccedilatildeo vertical do que na
horizontal ou seja o talude era mais alto do que largo
consequumlentemente deduz-se que na direccedilatildeo vertical a coesatildeo tenha
permanecido mais protegida do intemperismo e mais preservada devido
196
agraves tensotildees confinantes durante sua histoacuteria geoloacutegica O deslizamento
por sua vez deslocou mais massa horizontal do que vertical fato que
tambeacutem pode ser observado na coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
Sendo assim pode-se partir do pressuposto de que esta condiccedilatildeo de
confinamento e rigidez prevaleceu tambeacutem depois do deslizamento
obviamente com outra geometria Por estas razotildees ainda se mantiveram
mais preservadas as propriedades intriacutensecas do solo na direccedilatildeo vertical
assim proporcionando nesta direccedilatildeo valores maiores de estruturaccedilatildeo
Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que os solos
em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo apresentam-se
com comportamento bem mais isotroacutepico do que o esperado
197
6 CONCLUSOtildeES
As principais conclusotildees dessa pesquisa para estes solos
seguem agrupadas em famiacutelias conforme a variaacutevel de interesse
61 - Sobre a caracterizaccedilatildeo amostragem curvas tensatildeo-
deformaccedilatildeo e ensaios em geral pode-se dizer
611 ndash Um total de 27 amostras indeformadas de solos residuais
foi obtido em campo na regiatildeo da Grande Florianoacutepolis Os valores de
iacutendice de plasticidade variaram na faixa de 0 a 54 Os solos possuem
teor de materiais com granulometria fina bem expressiva (12 a 45)
e iacutendice de vazios relativamente elevados na faixa de 08 a 17
612 ndash Do total de 27 amostras apenas 6 natildeo desagregaram
quando submetidas agrave inundaccedilatildeo Para essas foi realizado o ensaio de
compressatildeo diametral para a determinaccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo entre
partiacuteculas
613 ndash Durante a realizaccedilatildeo do ensaio de Perda de Massa por
Imersatildeo natildeo houve meio termo ou as amostras desagregavam por total
ou mantinham o arcabouccedilo soacutelido intacto apoacutes imersatildeo
614 ndash Foram identificados alguns fatores que alteram e
minimizam as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas como
- O desconfinamento e o aliacutevio das tensotildees confinantes que
provocam ciclos de expansatildeo-contraccedilatildeo in situ
- Os efeitos da amostragem e a sensibilidade das cimentaccedilotildees
- Os efeitos de desintegraccedilatildeo e alteraccedilatildeo fiacutesico-quiacutemicos do
intemperismo acabam por alterar e remover as cimentaccedilotildees
615 ndash O grau de saturaccedilatildeo natural aumenta conjuntamente com
o teor de umidade natural
616 ndash O iacutendice de vazios natural diminui enquanto o peso
especiacutefico natural aumenta
A interpretaccedilatildeo graacutefica das curvas tensatildeo-deformaccedilatildeo (Figura
100 Paacuteg 156) mostra que os solos A1 e A18 independentemente do
estaacutegio e da direccedilatildeo de cisalhamento possuem a tendecircncia inicial de
comportamento fraacutegil riacutegido e linear e que com o aumento das tensotildees
cisalhantes alcanccedilam a resistecircncia de pico fragilizando-se iniciando a
quebra gradual das cimentaccedilotildees Neste instante forma-se a tensatildeo de
cedecircncia e as deformaccedilotildees jaacute alcanccedilaram valores em torno de 2
ocorrendo conjuntamente uma tendecircncia agrave expansatildeo Com a quebra
gradual das cimentaccedilotildees ocorre a plastificaccedilatildeo do material A resistecircncia
198
ao cisalhamento que era governada ateacute entatildeo pelas cimentaccedilotildees
transfere seu domiacutenio gradualmente para o acircngulo de atrito interno ateacute o
estado residual Pode-se classificar tais solos como do grupo 1 na
classificaccedilatildeo de Schmertmann e Osterberg (1960) e do grupo 3 de Coop
e Atkinson (1993)
Os outros solos submetidos ao cisalhamento na pesquisa (A2
A11 A20 A21 A22) diferem deste comportamento exposto exibem
comportamento mais duacutectil e parecem pertencer a grupos
intermediaacuterios entre bonding-dominated e fabric-dominated
Por isso conclui-se que os solos A1 e A18 satildeo os que mais possuem
contribuiccedilatildeo da estruturaccedilatildeo por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas na
resistecircncia ao cisalhamento e podem ser denominados de bonding-
dominated soils
62 - Sobre o intercepto coesivo
621 ndash Da anaacutelise dos dados da pesquisa observa-se existirem
fortes indiacutecios de que o intercepto coesivo tenha comportamento
anisotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 448 a 2087 kPa (Figura
126)
622 ndash O intercepto coesivo vertical apresenta-se levemente
maior do que o horizontal (Figura 126)
623 - Houve diminuiccedilatildeo do intercepto coesivo vertical com o
aumento das expansotildees estruturadas (Figuras 128 e 130) Por outro lado
a anaacutelise graacutefica aponta natildeo haver dependecircncia entre o intercepto
coesivo horizontal e as expansotildees estruturadas (Figuras 127 e 129)
624 ndash Observam-se aumentos da coesatildeo com o aumento do teor
de umidade natural (figura 131)
625 ndash Ao contraacuterio do esperado ocorre uma tendecircncia de
aumento da coesatildeo com o aumento do iacutendice de vazios natural
(Fig132) igualmente tambeacutem com o grau de saturaccedilatildeo natural
(Fig133)
626 ndash Os limites de Atterberg mostram pouca relaccedilatildeo com o
intercepto coesivo entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre
as variaacuteveis (Fig 134 e 135)
199
63 ndash Quanto ao comportamento do acircngulo de atrito interno
observou-se
631 - Os dados da pesquisa indicam existir um comportamento
isotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 266 a 416ordm (Figura 136)
632 - O iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito
diminui (Fig137) por outro lado a fraccedilatildeo areia aumenta conjuntamente
com o acircngulo de atrito (Fig138)
64 - A resistecircncia agrave traccedilatildeo demonstrou
641- O intercepto coesivo vertical mostra ter maior afinidade
com a resistecircncia agrave traccedilatildeo vertical do que com a horizontal (Figuras 139
140 141 e 142)
642 - Existe uma tendecircncia de aumento do intercepto coesivo
com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo (Figuras 139 140 141 e 142)
643 ndash A interpretaccedilatildeo graacutefica revela uma tendecircncia de aumento
dos interceptos coesivos com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia
a traccedilatildeo natural e a resistecircncia a traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo (Fig143)
enquanto que por outro lado esta diferenccedila parece diminuir enquanto as
expansotildees aumentam (Fig147)
644 ndash Os valores de resistecircncia a traccedilatildeo variaram entre 2 e 28
kPa e satildeo relativamente maiores do que valores publicados por outros
pesquisadores apesar do iacutendice de vazios ser significativamente maior
A tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios (Figura 144)
645 ndash A anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo
das expansotildees (Figuras 145 e 146) aponta natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis existindo apenas uma leve tendecircncia da resistecircncia agrave
traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais aumentam (Figura
145)
65 ndash Sobre as expansotildees
651 ndash A faixa de valores de expansatildeo estruturada eacute baixa
variando de 00037 agrave 065 As expansotildees estruturadas horizontais
apresentam-se maiores do que as expansotildees verticais sendo que as
expansotildees horizontais satildeo as que mais tempo demoram para atingir a
expansatildeo maacutexima e estabilizar estas variaram de 200s a 1200s (Figuras
148 e 149)
200
652 ndash As expansotildees estruturadas que variaram na faixa entre
00037 a 065 satildeo bem menores do que as expansotildees desestruturadas
que variam na faixa de 033 a 670 (Figuras 80 81 82 e 83 Pag137
a 140)
653 ndash Talvez devido ao pequeno nuacutemero de dados natildeo foi
estabelecida uma relaccedilatildeo clara entre o aumento da expansatildeo e a
diminuiccedilatildeo da resistecircncia agrave traccedilatildeo que justificasse mesmo que
parcialmente a desagregaccedilatildeo das amostras indeformadas
66 ndash Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral
661 - As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas portanto a estruturaccedilatildeo satildeo maiores na
direccedilatildeo vertical do que na horizontal e que a aproximaccedilatildeo de valores
entre as variaacuteveis intercepto coesivo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute vinculada
a preservaccedilatildeo ou natildeo das cimentaccedilotildees sendo que as cimentaccedilotildees
exercem forccedilas significativas conta as expansotildees Estas hipoacuteteses estatildeo
fundamentadas nas seguintes observaccedilotildees O fato das expansotildees serem
menores na direccedilatildeo vertical A direccedilatildeo vertical possuir o maior valor de
intercepto coesivo O intercepto coesivo ter dependecircncia e crescer
enquanto as expansotildees estruturadas diminuem Existir uma tendecircncia de
aumento do intercepto coesivo com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo
662 ndash Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que
os solos em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo
apresentam-se com comportamento bem mais isotroacutepico do que o
esperado
663 ndash Problemas praacuteticos encontrados em taludes constituiacutedos
pelos solos pesquisados como as instabilidades escorregamentos e
susceptibilidade a erosatildeo satildeo em sua grande maioria causados pela
instabilidade do arcabouccedilo soacutelido destes solos na presenccedila da aacutegua Este
processo eacute muitas vezes facilitado pelo corte inadequado do talude
natural e pela falta de sistema de drenagem adequado
664 - Na praacutetica de projetos que envolvam solos naturalmente
estruturados a utilizaccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral eacute uma
opccedilatildeo viaacutevel e bem realista
201
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
A fim de ampliar os conhecimentos destes tipos de solos e dar
prosseguimento a esta pesquisa sugere-se os seguintes estudos
posteriores
- Desenvolver mais pesquisas comparativas utilizando o ensaio de
compressatildeo diametral (Brazilian Test)
- Melhorias e estudos de aplicabilidade dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo de forma que estes se tornem mais representativos para
os solos residuais e estruturados
- Avaliar o conceito de partiacutecula unitaacuteria indestrutiacutevel e
incompressiacutevel de Terzaghi e sua validade como um todo para os
solos residuais
- Estudos a fim de normalizar os ensaios sugeridos de perda de
massa por imersatildeo em aacutegua e expansatildeo dos solos na presenccedila de aacutegua
visando aplicabilidade aos solos residuais estruturados natildeo
reconstituiacutedos
- Medir a tensatildeo de expansatildeo provocada pelos solos durante a
imersatildeo em aacutegua
- Medir os moacutedulos de deformabilidade destes solos utilizando o
ensaio de compressatildeo diametral medindo concomitantemente pequenas
deformaccedilotildees nas condiccedilotildees submersas
- Medir a succcedilatildeo destes solos utilizando por exemplo a teacutecnica
do papel filtro Whatman nuacutemero 42
- Avaliar os efeitos da perda de aacutegua e alteraccedilotildees no teor de
umidade destes solos depois da amostragem e durante a permanecircncia na
cacircmara uacutemida comparando estes dados tambeacutem com as variaccedilotildees de
temperatura umidade e pressatildeo atmosfeacutericas diaacuterias durante o periacuteodo
de permanecircncia
- Estudar as curvas de tensotildees-deformaccedilotildees destes solos
comparando estados estruturados e desestruturados utilizando o ensaio
triaxial drenado ou outro equipamento com alta tecnologia tambeacutem
estudando os pontos de quebra das cimentaccedilotildees e as tensotildees de
cedecircncia determinando os paracircmetros de deformabilidade conforme
recomendado por Maccarini (1988)
- Viabilizar uma comparaccedilatildeo entre um solo estruturado
artificialmente como elaborou Maccarini (1988) e o solo A1 e A18 que
possuem fortes cimentaccedilotildees e tentar estabelecer relaccedilotildees entre o
202
comportamento destes solos e as classificaccedilotildees de Schmertmann e
Osterberg (1960) e com os grupos de Coop e Atkinson (1996)
- Examinar as relaccedilotildees mais profundamente entre a rocha matildee e
os solos residuais produzidos por esta assim como a determinaccedilatildeo da
denominaccedilatildeo exata das rochas envolvidas na pesquisa e tambeacutem suas
constituiccedilotildees mineraloacutegicas talvez tentando em laboratoacuterio produzir
efeitos semelhantes ao do intemperismo natural atraveacutes de um
intemperizador artificial
203
REFEREcircNCIAS
ADAMSON AW The physical chemistry of surfaces Interscience
New York 756p 1960
AIREY D W Triaxial testing of naturally cemented carbonate soil
J Geotech Eng ASCE 119(9) p1379ndash1398 1993
ALLMAN MA POULOS HG Stress-strain behaviour of an
artificially cemented calcareous soil Proceedings of Int Conf on
Calcareous Sediments Vol 2 p51-58 1988
ALONSO EE GENS A JOSA A A constitutive model for
partially satured soils Geacuteotechnique v40 n3 p405-430 1990
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
Special procedures for testing soil and rock for engineering purposes
STP 479 5 th Ed American Society for Testing and Materials 634p
1970
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
D3080-04 Standart Test Method for Direct Shear Test of soils Under
Consolidated Drained Conditions 7p1998
ASHGHARI E TOLL DG HAERI SM Triaxial behaviour of a
cemented gravelly sand Tehran alluvium Journal of Geotechnical
and Geological Engineering Kluwer Academic Publishers The
Netherlands 21(1) p1-28 2003
ASHGHARI E DG TOLL DG HAERI SMH Effect of
Cementation on the Shear Strength of Tehran Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 15(1) 65-71 University of Tehran ISSN
1016-1104 Gravelly Sand Using Triaxial Tests 18p 2004
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solo ndash Anaacutelise granulomeacutetrica Rio de Janeiro 13p 1984
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solos Anaacutelise granulomeacutetrica conjunta Rio de Janeiro13p
1984a
204
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMA TEacuteCNICAS NBR
6502 Solos e rochas Rio de Janeiro18p 1995
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6459 Solo Determinaccedilatildeo do limite de liquidez Rio de Janeiro
6p 1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6508 Gratildeos de solos que passam na peneira de 48 mm -
Determinaccedilatildeo da massa especiacutefica Rio de Janeiro 6p 1984c
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7180 Solo Determinaccedilatildeo do limite de plasticidade Rio de
Janeiro3p 1984d
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9604 Abertura de poccedilo e trincheira de inspeccedilatildeo em solo com
retirada de amostras deformadas e indeformadas Rio de Janeiro9p
1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa
consistecircncia em furos de sondagem Rio de Janeiro7p 1997
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6457 Preparaccedilatildeo para ensaios de compactaccedilatildeo e ensaios de
caracterizaccedilatildeo Rio de Janeiro1p 1986a
ATKINSON J An Introduction to Mechanics of Soils and
Foundations Though Critical State Soil Mechanics McGraw-Hill
Book Company London UK 337p 1996
ATKINSON JH BRANSBY PL The Mechanics of Soils McGraw-
Hill London 375p1978
ATKINSON J Foundations and slopes Mc-Graw-Hill London 382p
1981
ATKINSON JH EVANS JS Discussion on the measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique 35 No3 p378-
380 1982
205
ATKINSON JH RICHARDSON D STALLEBRASS SE Effect
of recent stress history on the stiffness of overconsolidated soil
Geacuteotechnique 40(4) p531540 1990
ATKINSON JH SAumlLLFORS G Experimental determination of
stress-strain-time characteristics in laboratory and in-situ tests in Deformation of soils and displacements of structures (Proc X
ECSMFE) (Ed Associazione Geo-tecnica Italiana) AA Balkema
Rotterdam 3 p915-956 1991
ATKINSON JH STALLEBRAS SE A model for recent history
and non-linearity in the stress-strain behaviour of overconsolidated
soil Proceedings of 7 th IACMAGrsquo91 Cairns p555-560 1991
ATKINSON JH COOP MR STALLEBRASS SE VIGGIANI
G Measurement of stiffness of soils and rocks in laboratory tests
Proc Of 25th Annual Coc Of Engng Geo Group Leeds British
Geology Society 1990
ATKINSON JH CHARLES JA MHACH HK Examination of
erosion resistence of clays in embankment dams Quarterly Journal of
Engineering Geology 23 p 103-108 1990
ATTERBERG A Uumlber dir Physikalische Bodenuntersuchung und
uumlber die Plasticitat der Tone Internationale Mitteilungen
Bodenkunde vol 1 p 10-43 1911
BARBETTA PA Estatiacutestica aplicada agraves Ciecircncias Sociais 3ed
Editora da UFSC Florianoacutepolis 284p 1999
BASTOS CAB Mapeamento e caracterizaccedilatildeo geomecacircnica das
unidades geoteacutecnicas de solos oriundos dos granitos gnaisses e migmaacutetitos de Porto Alegre Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash
Escola de Engenharia Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS156p
1991
BEVILAQUA FZ Estudo do comportamento geomecacircnico de solos
residuais de granito de Florianoacutepolis Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
engenharia) ndash Escola de Engenharia Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina114p 2004
206
BIGARELLA JJ LEPREVOST A BOLSANELLO A 1985
Rochas do Brasil Satildeo Paulo v01 310p 1985
BIGARELLA JJ FRANCO RR LEPREVOST A
BOLSANELLO A Minerais do Brasil 01 ed Satildeo Paulo Editora da
Univ de Satildeo PauloEdEdgar Blucher v03 426p 1972
BISHOP AW The principle of effective stress Teknisk Ukeblad
Oslo 39 p 859-863 1959
BISHOP AW The strength of soils as engineering materials
Rankine Lecture Geothechnique 16 (2) pp91-130 1966
BISHOP AW ALPAN S BLIGHT TE DONALD TB Factors
controlling the strength of parthy saturated cohesive soils
Proceedings of the ASCE Conference on Shear Strength of Coesive
Soils BoulderColorado p 503-532 1960
BISHOP AW HENKEL DJ The measurement of soil properties
in the triaxial test Editora EArnold London 227p 1957
BISHOP AW HIGTH DW The value of Poissonrsquos ratio in satured
soils and rocks stressed under undrained conditions Geacuteotechnique
v26 n3 p 369-384 1977
BISHOP AW SKEMPTON AW The measurement of the shear
strength of Soils Geacuteotechnique v1 n2 p90-108 1950
BISHOP AW KUMAPLEY NK EL RUWAYIH The influence
of pore-water tension on the strength of clay Philosophical
Transactions of the Royal Society of London A Mathematical and
Physical Science volume 278 pages 511-554 number 1286 Published
by the Royal Society 6 Carton House Terrrage London 1975
BISHOP AW WEEB DL LEWIN PI Undistarbed samples of
London clay from the Ashford Common shaft strength-effective
stress relationships Geacuteotechnique 15 No1 p 1-31 1965
BISHOP AW WESLEY LD A hydraulic triaxial apparatus for
controlled stress path testing Geacuteothechnic 25 p 657-670 1975
207
BISHOP A W Shear strength parameters for undisturbed and
remoulded soils specimens In Stress-strain behaviour of soils pp 3-
58 (edR H G Parry) London 1972
BISHOP AW The influence of an undrained change in stress on
pore pressure in porous media of low compressibility
Geacuteotechinique v23 n3 p432-442 1973
BISHOP AW The influence of system compressibility on the
observed pore pressure response to an undrained change in stress in
satured rock Geacuteotechnique v26 n2 p317-330 1976
BISHOP A W GREEN G E The influence of end restraint on the
compression strength of a cohesionless soil Geacuteotechnique 15 No 3
p243-266 1965
BJERRUM L Problems of soil mechanics and construction on soft
clays and structurally unstable soils Proc 8th International
Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol3 p
109-159 1973
BJERRUM L Engineering geology of Norwegian marine clays
Geotechnique 27 2 p 81-118 1967
BOEHL PEG Dilatocircmetro de MARCHETTI (DMT) Atualizaccedilatildeo
da revisatildeo bibliograacutefica Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre
ensaios geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 104 p 2005
BOEHL PEG Anaacutelise estatiacutestica por testes de hipoacuteteses sobre a
eficaacutecia e eficiecircncia dos dados obtidos atraveacutes dos ensaios de campo
DMT CPT amp SPT Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre ensaios
geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 85p 2005
BOEY CF CARTER JP Mechanical testing of artificial cement
carbonate soil Proc5 th Aust NZ Geomech Conf Sydnei p 145-
149 1988
BOLTON MD The strength and dilatancy of sands Geacuteotechnique
36 No1 p 65-78 1986
208
BOLTON M A Guide to Soil Mechanics Macmillan Publishers Ltd
London UK 439 p1979
BOLTON MD DASARI GR The small strain stiffness of a
carbonate stiff clayCUEDD-SOILSTR279 p 109-114 1994
BOWLES JE Physical and Geotechnical Properties of Soils MC
Graw-Hill USA 478p 1979
BOWLES JE Engineering Properties of Soils and Their
Measurement 2d ed McGraw-Hill Book Company New York 215p
1978
BRESSANI LA Experimental properties of bonded soils PhD
Thesis Imperial College of Science and Tecnology London 459p
1990
BRESSANI LA VAUGHAN PR The effect of laboratory test
technique on the measured properties of weakly bonded soil Proc12
th Int Conf Soil Mech amp FdnEngng Rio de Janeiro 1 p17-20
1989
BRITISH STANDARDS INSTITUTION Methods of test for soils civil
engineering purposes BS 1377 London 63p 1975
BRITH STANDARDS INSTITUTION Code of practice for
foundations BS 8004 London 1986
BRITSH STANDART 1881 Test for indirect tensile strength of
cylinders part 4 p23-25 1970
BURLAND JB On the compressibility and shear strength of
natural clays Geacuteotechnique v 40 n3 p329-378 1990
CARNEIRO FL Um novo meacutetodo para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo dos concretos In 3ordf Associaccedilatildeo Brasileira de
Norma Teacutecnicas ABNT Satildeo Paulo p 126-129 1943
CARNEIRO FLLB BARCELLOS A Concrete tensile strength
Int Asoc Testing Res Lab Paris Fr Bull No 13 pp 97-127 1953
209
CARUSO JUNIOR F Mapa geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina
Porto Alegre Centro de Geologia Costeira e Oceacircnica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (Notas teacutecnicas) n6 28p dez 1993
CASAGRANDE A Research on the ATTERBERG limits of soils
Public Roads 13 Washington DC p17-19 1932
CASAGRANDE A Classification and identification of soils
Trasactions ASCE Vol 113 p 901-991 1948
CASAGRANDE A The structure of clay and its importance in
foundation engineering J Boston Soc Civ Engrs Apr p168-209
1932
CASAGRANDE A CARRILHO N Shear Failure of Anisotropic
Materials Boston Soc Of Engns 31 p74-87 1944
CHEN FH Foundations on expansive soils 2ed Amsterdam
Elsevier Science Publications 463p 1988
CHIOSSSI NJ Geologia aplicada agrave engenharia Satildeo Paulo USP ndash
Grecircmio Politeacutecnico p103-110 1979
CLOUGH W SITAR N BACHUS RC Cement sands under static
loading Journal of Geotechnical Engineering 107 6 p799-817 1981
CLOUGH GW SITAR N BACHUS RC RAD NS Cemented
sands under static loading Journal of Geotech Engerg Div ASCE
107(6) p799-817 1981
CLOUGH GW KUCK WM KASALI G Silicate stabilized
sands Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1979 Vol
105 No1 p65-82 1979
COLLINS K McGOWN A The form and function of microfabric
features in a variety of natural soils Geotechnique Vol24 No2
P223-254 1974
COOP MR The mechanics of uncement carbonate sands
Geacuteotechnique 40 No4 p607-626 1990
210
COOP MR ATKINSON The mechanics of cement carbonate
sands Geacuteotechnique 43 No 1 p53-67 1993
COVOLO I PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOacuteLICA DO RIO
GRANDE DO SUL ndash PUCRS ndash ESCOLA POLITEacuteCNICA - ECV-
Apostila de resistecircncia ao cisalhamento de solos tropicais e engenharia de fundaccedilotildees 100p 1996
COSTA FILHO LMF DE CAMPOS TMP Anisotropy of a
gneissic residual soil In IX Panamerican Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering Vina Del Mar v1 p51-61
1991
CRUZ PT 100 barragens brasileiras casos histoacutericos materiais de
construccedilatildeo projeto Satildeo Paulo Oficina de textos 645p 1996
CUCCOVILLO T COOP MR Yielding and pre-failure
deformation of structure sands Geotechnique Vol47 No3 p481-
508 1997
CUCCOVILLO T COOP MR Characterising the elastic response
of very stiff coarse grained soils The Geotechnics of Hard Soils-Soft
Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol1 p 491-496 1998
DALLA ROSA F Comportamento mecacircnico de um solo cimentado
curado sob tensatildeo em ensaios triaxiais Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Porto Alegre RS-BR
104p 2006
DIAS RD Geomecacircnica dos solos lateriticos do sul do Brasil In
Coloacutequio de Solos Tropicais e Subtropicais e suas Aplicaccedilotildees em
Engenharia Civil Porto Alegre ndash RS CPGECUFRGS e CPGECUFSC
Relatoacuterio teacutecnico p96-120 1988
DIAS RD GEHLING MYY Consideraccedilotildees sobre solos porosos
tropicais Porto Alegre Escola de Engenharia da UFRGS (CT-A-
54)59p 1983
DE PK FURDAS B Discussatildeo Geotechnique 23 numero 2 p203-
218 1973
211
DELGADO A Influencia de la trayectoria de las tensiones en el
comportamiento de latildes arcillas expansivas y de los suelos
colapsables en el laboratorio y en el terreno Sevillia Universidad de
Sevillia 564p (Tese de Doutorado) 1986
DESCHAMPSO Memoacuterias da Nossa Terra e Nossa Gente Ediccedilatildeo
do autor Satildeo Pedro de Alcacircntara Santa Catarina 223p 2005
Dicionaacuterio de ciecircncias EXITUS Mirador Internacional Enciclopeacutedia
Britacircnica do Brasil ndash Satildeo Paulo 283p 1978
DOBEREINER L Geotecnia de arenitos brandos Satildeo Paulo
Associaccedilatildeo Brasileira de Geologia de Engenharia 52p (Siacutentese de tese
08) 52p 1987
DOBEREINER Let al Processos de alteraccedilatildeo em rochas argilosas
de algumas formaccedilotildees brasileiras In CBGE 6 COBRANSEG 9
SalvadorAnaisSatildeo Paulo ABGE ndash ABMS 1990v1 p145-162 1990
DONATH FA Strength variation and deformation behaviour in
anisotropic rocks Proceedings of the Inteernational Conference on the
State of Sress in the Earthrsquos Crust 281-297 EdWR Judd American
Elsevier Publishing Company New York 1964
DRUCKER DC Conventional and unconventional plastic response
and representation Applied Mechanics Reviews 41151ndash167 1988
DRUCKER DC GIBSON RE HENKEL DJ Soil mechanics and
work-hardening Theories of plasticity ldquo Transactions ASCE
Vol122 Paper No2864 p338-346 1957
DUPAS JJ PECKER A Static and dynamic properties of sand-
cement Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE 105
p419-436 1979
ESCARIO V SAacuteEZ J The shear strength of partly saturated soils
Geacuteotechnique v36 n3 p453-456 1986
FANG H CHEN WF New method for determination of tensile
strength of soil presented at 50th Annual Meeting o the Highway
Research Board held at Washington DC n345 p62-68 1971
212
FARJALLAT JES Estudos experimentais sobre desagregaccedilatildeo de
rochas basaacutelticas Satildeo Paulo Tese (Doutorado) ndash Instituto de
GeociecircnciasUSP 1971
FARJALLAT JES Relato sobre o tems (desagregabilidade de
rochas e problemas relativos agrave sua aplicabilidade) In SEMANA
PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4 1972 Satildeo Paulo Anais
Satildeo Paulo Assoc Paulista Geol Aplicada p19-54 1972
FERREIRA SRM Colapso e expansatildeo de solos naturais natildeo
saturados devidos agrave inundaccedilatildeo Rio de Janeiro Universidade Federal
do Rio de Janeiro 379p (Tese de Doutorado) 1995
FERREIRA SM FERREIRA MGVX Mudanccedilas de volume
devido agrave variaccedilatildeo do teor de aacutegua em um vertissolo no seminaacuterio de
Pernambuco R Bras Ci Solo p33779-7912009
FLINT RF Glacial and quaternary geology Wiley amp Sons New
York 892p 1971
FELLENIUS W Erdstatische Berechnungen mit Reibung und
Kohaesion (adhesion) und unter Ammahme Kreiszylindrischer Gleitflachen Ernst e Sohn Berlim 1927
FOOKES PG The geology of carbonate soils and rocks and their
engineering characterization and description Proc Int Conf
Calcareous Sediments Perth 2 p787-806 1988
FOOKES PG VAUGHAN PR 1986 A handbook of engineering
geomorfhology Surrey University Press
FREDLUND DG VANAPALLI SK Shear Strength of
unsaturated soils University of Saskatchewan Canada Lake Head
University Canadap329-361 1995
FREDLUND DG MORGENSTERN NR Stress state variables for
unsatured soils Geotechnical Engineering Division ASCE 103GT5
p447-466 1977
FREDLUND DG RAHARDJO H Soil mechanics for unsaturated
soils John Wiley and Sons INC New York 1993
213
GENS A NOVAR Conceptual bases for a constitutive model for
bonded soils and weak rocks Proc Int Symp On GeotechEngergof
Hard Soils-soft Rocks Balkema Rotterdam The Netherlands Vol1 pp
485-494 1993
GENS A Unsatured soils recent developments and applications
Shear Strength Civil Engineering European Courses Programme of
Continuing Educations Barcelona 1993
GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP WORKING
PARTY REPORT The description and classification of weathered
rocks for engineering puposes Quaterly Journal of Engineering
Geology V28 p207-242 1995
GRIM RE Clay mineralogy 2nd Ed McGraw-Hill New-York
596p 1968
GRIM RE Applied clay mineralogy McGraw-Hill New York 422p
1962
GREENWOOD JA WILLIAMSON JPB Contact of nominally
flat surfaces Proc Soc A 295 p300-319 1966
GREENWOOD JA TRIPP JH The elastic contact of rough
spheres JApplMech ASME 34 (1) 153-159 1967
GUERRA AT GUERRA AJ Novo dicionaacuterio geoloacutegico-
geomorfoloacutegico Rio de Janeiro 652pil 1977
HAERIS M SEIPHOORI A The behavior of a limy cement
gravely sand under static loading ndash case study of Tehran alluvion
EJGE VOL13 10p 2008
HAERI SM HAMIDI A The effect of cement contet of shear
behaviour of a cement gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical
Engineering 2005 Vol10 NoE pp XX Tehran 8p 2003
HAERI SM HAMIDI A ASGHARI E HOSSEINI SM TOLL
DG The mechanical behaviour of a cement gravely sand cement
with different cement types Proceedings of 57 th Canadian
Geotechnical Conference Quebec Session 3E 13-20p 2004
214
HAERI SM HOSSEINI SM TOLL DG YASROBI SS
Experimental study of the behaviour of a cement gravely sand
Geothechnical and Geological Engineering Journal Vol23 No5
pp537-560 2005b
HAERI SM YASREBI S ASGHARI E Effects of cementation on
the shear strength parameters of Tehran alluvion using large direct
shear test Proceedings 9th IAEG Congress Durban South Africa 519-
525p 2002
HAMIDI A HAERI SM Critical state concepts for a cement
gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical Engineering Vol10
NoE 1-12p 2005
HASEGAWA H IKEUTY M On the tensile strength of disturbed
soils Symposium on rheology and soil mechanics j Kravtchenko and
PM Sirieys eds Springer- Verland Berlin West Germany p405-
412 1966
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv1 Soil
classification and compaction tests A Halsted Press Book John Wiley
amp Sons 300p 1985a
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv2 Permeability
Shear Strength and Compressibility Tests A Halsted Press Book
John Wiley amp Sons 400p 1985b
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv3 Effective Stress
Tests ELE International Limited Pentech Press London UK 300p
1985c
HERTZ H J Reine und angewandte Mathematik 92 156-171 ( For
English translation see miscellaneous papers ed By Hertz H) Jones and
Schott London Macmillan 1896
HIGASHI RAR Metodologia de uso e ocupaccedilatildeo dos solos de
cidades costeiras brasileiras atraveacutes de SIG com base no comportamento geoteacutecnico e ambiental 486p tese (doutoramento em
engenharia civil) Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis
SC 2006
215
HYPOLITO R Estudo experimental de alteraccedilatildeo intempeacuterica de
diabaacutesios Satildeo Paulo Universidade de Satildeo Paulo (Tese de Doutorado)
103p 1972
HYPOLITO R VALARELLI JV Alteraccedilatildeo experimental de
diabaacutesios In SEMANA PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4
1972 Satildeo Paulo AnaisSatildeo Paulo Associaccedilatildeo Paulista de Geologia
Aplicada p103-122 1972
HOULSBY GT A study of plasticity theories and their application
to soils PhD Thesis University of Cambridge14 482p 1981
HOULSBY GT Critical State Models and Small-Strain Stiffnes
Developments in Theorical Geomechanics Procceedings of the Booker
Memorial Symposium Sydnei 16-17 November Balkema ISBN 90
58091589 p259-312 1982
HOLTZ RD KOVACS WD An Introduction to Geotechnical
Engineering Prenticel Hall Englewood Cliffs New Jersey USA
733p 1981
HUANG JT AIREY DW Properties of artificially cemented
carbonate sand ASCE J Geotech Geoenviron Eng 124(6) p492ndash
499 1998
HUANG JT AIREY DW The manufacture of cement carbonate
soils Research report R631 University of Sydney 8p 1991
HUMMES R A M Compressibilidade e resistecircncia ao
cisalhamento de rejeitos de beneficiamento de carvatildeo mineral em
equipamentos de grandes dimensotildees Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis 187p 2007
IAEG COMISSION ldquo ENGINEERING GEOLOGICAL MAPPINGrdquo
Classificaccedilatildeo of rocks and soils for engineering geology mapping
Part 1 rock and soil materials Bulletin of the International
Association of Engineering Geology Krefeld v19 p364-371 1979
216
ISMAIL MA Strength and deformation behaviour of calcite-
cemented calcareous soil PhD Thesis The University of Western
Australia (submitted) 2000
ISMAIL MA JOER HA RANDOLPH MF Sample preparation
technique for artificially cemented soils ASTM Geotechnical Testing
Journal - June 2000 Issue sandrdquo Proc Int Geological Congress
Beijing China p171-177 2000
ISMAIL M A JOER H A SIM W H RANDOLPH M F Effect
of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil J
Geotech Eng ASCE 128(6) 520ndash529 2002
ISRM Rock Characterization testing and Monitoring ndash ISRM
Suggested Methods Pergamon Press London 211p 1981
INGLES OG FRYDMAN S An examination of some methods for
strength measurement in soils Proceedings fo the forth Australian-
New Zealand Confefrence soil Mechanics and Foundation Engineering
p 213-219 1963
INGLES OG Bonding forces in soils Part3 A theory of tensile
strength for stabilized and naturally coherent soils ldquo Proceedings of
the first conference of the Australian Road Research Board VolI
p1025-1947 1962
JARDINE RJ One perspective of the prefailure deformation
characteristics of some geomaterials Proceedings of international
symposium on pre-failure deformation characteristics of geomaterials
Sapporo p151-182 Rotterdam Balkema 1985
JARDINE RJ SYMES MJ BURLAND JB The measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique v34 p 323-340
1984
JARDINE RJ POTTS DM FOURIE AB BURLAND JB
Studies of the influence of non-linear stress-strain characteristics in soil-structure interaction Geacuteotechnique 36 3 p377-396 1986
JOHNSON KL Contact mechanics Cambridge Uni Press 452p
1985
217
JUSTO JLA DELGADO A RUIZ J The influence of stress-path
in the collapse-swelling of soils at the laboratory In
INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS 5
Adelaide Proceedings p67-71 1984
KENNY TC The influence of mineralogical composition of
residual strength of natural soils Proceedings of Oslo Geotechnical
Conference on the Shear strength Properties of Natural Soils and Rocks
Vol I p 123-129 1967
KARMAKAR S SHARMA J KUSHWAHA RL Critical state
elasto-plastic constitutive models for soil failure in tillage ndash A
review Agricultural and Bioresource Engineering Department and
2Department of Civil asnd Geological Engineering University of
Saskatchewan Saskatoon Saskatchewan Canada S7N 5A9 Volume 46
2004 CANADIAN BIOSYSTEMS ENGINEERING PAG 219-223
2004
KAVVADAS M ANAGNOSTOPOULOS A A framework for the
behaviour of the cement Corint marl In INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON GEOTHECNICAL ENGINEERING OF HARD
SOILS ndash SOFT ROCKS Athens ProceedingshellipRotterdam
AABalkema v1 p577-583 1993
KRISHNAYYA AVG EISENSTEIN Z MORGENSTERN N
Behavior of compacted soil in tension Journal of the geothechnical
engineering divison GT9 ASCE p 1051-1061September 1974
KRISHNAYYA AV G EISENSTEIN Z Brazilian tensile test for
soils CANGEOTECHJVOL11 pp 632-6411974
LADE PV DUNCAN JM Elastoplastic stress-strain theory for
cohesionless soil Journal of the geotechnical engineering division
GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Geotech Engerg Div ASCE 104(12) p1449-
1465 1989
LADEIRA FL MINETTE E A quantificaccedilatildeo da alteraccedilatildeo e da
alterabilidade de rochas In CONGRESSO BRASILEIRO DE
218
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 Belo Horizonte ABGE V3
p351-3581984a
LADEIRA FL MINETTE E Iacutendices fiacutesicos de alteraccedilatildeo na
quantificaccedilatildeo de alterabilidade de rochas In CONGRESSO
BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 1984 Belo
Horizonte Anais Belo Horizonte ABGE v3 p359-366 1984b
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Saxena SK and Lastrico RM(1978) ldquoStatic
properties of lightly cemented sandrdquo Journal of Geotech Engerg Div
ASCE 104(12) p1449-1465 1989
LAFEBER F Soil structure concepts Engineering Geology Vol 1
No 4 pp261-290 1966
LAGOIA R BURLAND JB DELAGE P Pre-yield behaviour of
the Gravina calcarenite at small strains The Geotechnics of Hard
Soils-Soft Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol 2 pp 629-636
1998
LAGOIA R NOVA R A constitutive model for soft rocks In
International Symp On Geotechnical Engineering of Hard Soils ndash Soft
Rocks AthensProceedingshellipRotterdam AA Balkema 1 p625-632
1993
LAMBE WT WHITMAN RV Soil mechanics New York John
Wiley amp Sons 533p 1969
LAMBE TW Soils Testing for Engineers John Wiley amp Sons Inc
The Massachusetts Institute of Technology USA 165p1951
LAMBE TW Methods of estimating settlement Journal of
Geotechnical Engineering Division ASCE P47-71 1964
LEINZ V Guia para determinaccedilatildeo de minerais (por) Viktor Leinz e
Joatildeo Ernesto de Souza Campos 5ordf ed revista e ampliada Satildeo Paulo
Editora Nacional 61p 1974
LEME RAS Dicionaacuterio de engenharia geoteacutecnica ndash Inglecircs-
Portuguecircs Satildeo Paulo 159p 1977
219
LEROUEIL S VAUGHAN PR The general and congruent effects
of structure in natural soils and weak rocks Geacuteotechnique 40 No 3
467-488 Lubliner J Plasticity Theory MacMillan New York 1990
LEROUEIL S MAGNAN JP TAVENAS F Remblais sur argyles
molles Technique et Documentation Lavoisier Paris p1-342 1985
LIU C EVETT JB Soils and foundations 3rded Englewood Cliffs
Prentice Hall USA 465p 1992
LIU C EVETT JB Soil Properties Testing Measurement and
Evalution ndash 3rd The University of North Carolina at Charlotte ed
Prentice Hall Inc New Jersey USA 404p 1997
LORET A ALONSO EE Consolidation of unsaturated soils
including swelling and collapse behavior Geacuteotechnique v30 n4
449-447 1980
LUMB P The properties of decomposed granito Geotechnique
vol12number 3 226-243 1962
MACCARINI M Laboratory Studies of a weakly bonded artificial
soil Ph D Thesis Imperial College of Science and Technology
London UK 323p 1987
MACCARINI M TEIXEIRAVH TRICHEcircS G 1989 Bonding
properties of a residual soil derived from diabase ICSMFE Rio de
Janeiro vol1 pp525-528
MACCARINI M Ensaios triaxiais e cisalhamentos direto de um
solo residual jovem derivado de gneisse Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Pontifiacutecia
Universidade Catoacutelica do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 276p1980
MACCARINI M Algumas consideraccedilotildees sobre a mecacircnica dos solos
residuais Trabalho submetido como parte dos requisitos para
participaccedilatildeo de concurso para Professor Titular da Universidade Federal
de Santa Catarina 98p 1993
MACIEL FILHO CL Introduccedilatildeo agrave geologia de engenharia Editora
da UFSM CPRM Brasilia 1994
220
MACIEL FILHO CL Caracterizaccedilatildeo geoteacutecnica das formaccedilotildees
sedimentares de Santa Maria Rio de Janeiro Universidade Federal do
Rio de Janeiro (Dissertaccedilatildeo de Mestrado) 123p 1977
MALANDRAKI V TOLL D G Drained probing triaxial tests on a
weakly bonded artificial soil Geotechnique London 50(2) 141ndash151
2000
MARSHALL CE The physical chemistry and mineralogy of soils
Vol 1 soil materials Wiley New York 400p 1964
MATSUO S NISHIDA K Physical and chemical properties of
decomposed granite soil grains Soil and foundations Vol8 number 4
10-20 1968
MCDOWELL GR BOLTON MD Micro mechanics of elastic soil
Soils and foundations Japanese Geothechnical Society Vol 41 No6
147-152 Dec 2001
MELLO VFB Quiacutemica colloidal e algumas propriedades das
argilas Revista Politeacutecnica Ano XLVII n 160 Satildeo Paulo p31-37
1951
MELLO V FB Apreciaccedilotildees sobre a Engenharia de Solos aplicaacutevel
a solos residuais Procof the 3rd Southeast Asian Conference on Soil
Engineering Traduccedilatildeo n9 da ABGE p489-494 1973
MELLOW M HAWKES I Measurement of tensile strength by
diametral compression of discs and annuli Engineering Geology
Vol5 No3 Oct pp173-225 1971
MENEZES RS DOBEREINER L Estudo da alterabilidade de
siltito maciccedilo da Formaccedilatildeo Rio Bonito ndash Santa Catarina Solos e
Rochas Satildeo Paulo v14 (1) p41-54 1991
MENDONCcedilA MB Comportamento de solos colapsiacuteveis da regiatildeo
de Bom Jesus da Lapa ndash Bahia Dissertaccedilatildeo de Mestrado
Universidade Federal do Rio de Janeiro 270p1990
MITCHELL JK Fundamentals of soil behaviour New York USA
Ed John Wiley amp Sons 422p 1976
221
MICHELL JK SOLYMAR ZV Time-dependent strength gain in
freshly deposited or densified sand J Geotech Div AmSoc Civ
Engrs 110 GT11 1559-1576 1984
MURTHY VNS Geotechnical Engineering Principles and
Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering Marcel
Dekker Inc New York 1029p 2003
NEWMAN DA BENETT DG The effect of specimen size and
stress rate for tha brazilian test ndash A statical analyses Rock
mechanics and rock engineering vol23 pp 123-134 1990
NOGAMI JS VILLIBORDF Identificaccedilatildeo expedita dos grupos de
classificaccedilatildeo MCT para solos tropicais X Congresso Brasileiro de
Mecacircnica dos Solos e Engenharia de Fundaccedilotildees v4 Foz do Iguaccedilu
PR ABMSP1293-1300 1994
OBERT L DUVALL WI Rock Mechanics and the Design of
Structure in Rock John Wiley and Sons New York pp94-98 1967
ODA M Initial fabrics and relations to mechanical properties of
granular material Soils and foundations Vol12 No1 p17-36 1972
ODA M KONISHI J Microscopic deformation mechanics in
granular materials in simple shear Soils and Foundation v14 n4
p25-38 1974
OrsquoROURKER TD CRESPO E Geotechnical properties of
cemented volcanic soil ASCE J Geotech Eng Div 114(10) p1126ndash
1147 1988
PARCHER JV MEANS RE Physical properties of soils Charles
Merril 464p 1964
PASTORE EL Maciccedilos de solos saproliacuteticos em fundaccedilatildeo de
barragens de concreto-gravidade Tese de Doutoramento EESatildeo
CarlosSP 1992
POULOS HG The mechanics of calcareous sediments Proc 5th
Aust NZ GeomechConf Sydney p8-41 1989
222
POULOS HG DAVIS EH Elastic solutions for soil and rock
mechanics John Wiley New York 411p 1974
PRADO H Solos do Brasil gecircneses morfologia classificaccedilatildeo e
levantamento 2ed ver E ampl - Piracicaba 2001
PRIETTO P D M Estudo do comportamento mecacircnico de um solo
artificialmente cimentado Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia) ndash
Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universidade Federal do
Rio Grande do Sul Porto Alegre 150p1986
PRIETTO P D M Comportamento tensatildeo-dilatacircncia de solos
cimentadosuma abordagem teoacuterico experimental Tese (Doutorado
em Engenharia) PPGEC Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre230p 2004
PREacuteVOST JH HOumlEG K Soil mechanics and plasticity of strain
softening JOURNAL OF THE GEOTHECNICAL ENGINEERING
DIVISION 25 11157 GT3 MARCH No2 259-278 1975
PUZRIN AM BURLAND JB A logarithmic stress-strain function
for rocks and soils Geacuteotechnique 46 No 1 157-164 1996
RAIMUNDO H A Aspectos Geoteacutecnicos e Pluviomeacutetricos
Associados a Instabilidade de Encostas em Florianoacutepolis
Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash Escola de Engenharia
Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universiade Federal
de Santa Catarina 325p 2002
REIS RM Comportamento Tensatildeo-Deformaccedilatildeo de dois Horizontes
de um Solo Residual de Gnaisse Tese (Doutorado) ndash Escola de
Engenharia de Satildeo Carlos ndash Universidade de Satildeo Paulo 198p 2004
REIS RM AZEVEDO RF Anisotropic Study of Residual Soil
Based on Cubic Triaxial Test Results In XI PANAMERICAN
CONFERENCE OF SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS
ENGINEERING 1999 Foz do IguaccediluV1 P141-146
ROSCOE KH The influence of strains in soil mechanics 10th
Rankine Lecture Geotecnique London England Vol20 No2 p129-
170
223
ROSCOE KH BURLAND JB On the generalized stress-strain
behavior of Wet clay Engineering Plasticity JHeyman and FA
Leckie EdsCambridge University Press Cambridge England pp535-
609 1968
ROSCOE KH SCHOFIELD AN WROTH CP On the yielding
of soilsrdquo Geotechnique London England Vol8 No1 pp22-52 1958
ROWE P W The stress dilatancy relation for static equilibrium of
an assembly of particles in contact Proc R Sot 269A 5OG-527
1962
ROWE P W The relation between the shear strength of sands in
triaxial compression plane strain and direct shear GPotechnique 19
No 1 75-86 1969
ROWE P W Theoretical meaning and observed values of
deformation parameters for soil In Stress strain behaviour of soils
pp 143-194 (ed R H GParrv) London Foulis 1972
ROWE PW The relevance of soil fabric to site investigation
pratice Geotechnique Vol22 No2 pp 195-300 1972
ROUAINIA M WOOD M A kinematic hardening constitutive
model for natural clays with loss of structure Geotechnique 50 (2)
p153-164 2000
SALGADO R BANDINI P KARIM A Shear Strenght and
Stiffness of Silty and Sand Journal of Geothecnical and
Geoenvironmental Engineering ASCE 126(5) p451-462 May 2000
SANDRONI SS Sampling and testing of residual soils in Brazil In
sampling and testing of residual soils A Review of International
Practice Ed Brand E W and Philipson H B Scorpion Press Hong
Kong p31-50 1985
SANDRONI SS Stress relief effects in gneissic saprolitic soils 1st
Int Conf In Geom In Trop Later and Saprol Soils Vol 3 290-296
Brazil 1985
224
SANGREY DA Naturally cement sensitive soils Geacuteotechnique
v22 n1 p139-152 1972
SANTOS GT Integraccedilatildeo de informaccedilotildees pedoloacutegicas Geoloacutegicas e
Geoteacutecnicas Aplicadas ao Uso do Solo Urbano em Obras de
Engenharia Tese (Doutorado em Engenharia Civil) ndash Escola de
Engenharia Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS 209p
1997
SANTOS GIT DIAS RD Cadastro Geoteacutecnico dos Solos do
Municiacutepio de Florianoacutepolis ndash SC Inc II Congresso Brasileiro de
Cadastro Teacutecnico Multifinalitaacuterio p77-84 1996
SAXENA SK LASTRICO RM Static properties f lightly-cement
sand Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1041449-
1464 1978
SCHENCK H Theories of engineering experimentation Third
edition Hemisphere Publishing Corporation New York USA 302p
1979
SCHOFIELD AN WROTH CP Critical State Soil Mechanics
London McGraw Hill 310p 1968
SCHOFIELD PR The pf of water in soil Transactions of the 3rd
International Conference on Soil Science Oxford p37-48 1935
SCHREIMER HD Volume change of compacted highly plastic
African clay Ph D Thesis Imperial College University of London
313p 1988
SCHMERTMANN JH OSTERBERG JO An experimental study
of the development of cohesion and friction with axial strain in
satured Cohesive Soils Proc ASCE Research Conference on the Shear
Strength of Coesive Soils Bouder Colipp 643-694 1960
SCOTT CR An Introduction to soil mechanics and foundations
Applied Science Publishers Ltda 3 ed London 406p 1980
225
SEED HB WOODWARD RJ LUNDGREN R Fundamental
aspects of the ATTERBERG limits Journal Soil Mechanics and
Fondations Division ASCE Vol90 NoSM 6 pp 75-105 1964b
SHANKERNB KRISHNAVS Laboratory Studies on Shear
Strength of Expansive Clays Proc Ind Geothec Conf
Vishakhapatnam DecVol 1 p155-158 1989
SIM WH Artificially cemented calcareous soil a comparative
study Undergraduate HonoursThesis The University of Western
Australia 1999
SIMONS NE MENZIES BK Introduccedilatildeo agrave engenharia de
fundaccedilotildees Traduccedilatildeo Luciano JMoraes Jr Rio de Janeiro Editora
Interciecircncia 199p 1981
SMITH GN Elements of soil mechanics Sixth edition Oxford BSP
PROFESSIONAL BOOKS London UK528p 1990
SKEMPTON AW The pore-pressure parameters A and B
Geacuteotechnique 4 No 4 143-147 1954
SKEMPTON AW Significance of Terzaguirsquos Conference of
effective stress in from Theory to practice in soil mechanics pp 42-53
Wiley New York 1960a
SKEMPTON AW Effective stress in soils Conference and Rocksrdquo
Proceedings of Conference on Pore pressure and suction in soils
Butterworths London pp 4-16 1960b
SOARES JMD BICA AVD BRESSANILA MARTINS FB
1994 Mediccedilatildeo local de deformaccedilotildees utilizando sensores de efeito
Hall Solos e Rochas v17 n3 p183-188
SKINNER A E A note on the influence of interparticle friction on
the shearing stress of random assembly of spherical particles
Geacuteothecnique v19 p150-157 1969
SOWERS GF Engineering properties of residual soils derived from
igneous and metamorphic rocks 2nd Pan AmConf on Soils Mech
And Found EngVol I 39-62 1963
226
TARBUK EJ LUTGENS FK TASA D Earth An introduction to
Physical Geology New Jersey Prentice Hall 752p 1996
TEIXEIRA W et al Decifrando a terra Satildeo Paulo Oficina de textos
2000 Reimpressatildeo 557p 2001
TERZAGHI K The shearing resistance of satured soils Proceedings
of the 1st International Conference on Soil Mechanics Cambridge v1
p54-56 1936
TERZAGHI K Theorical soil mechanics 1 ediccedilatildeo John Wiley and
Sons New York 510p 1943
TERZAGHI K Stress conditions for the failure of saturated
concrete and rock Proc AmerSocTesting Materialsv45 p777-801
1945
TERZAGHI K PECK RB MESRI G Soil mechanics in
engineering practice 3 rd EdWilley-Interscience 659p 1996
TSCHEBOTARIOFF GP Fundaccedilotildees estruturas de arrimo e obras
de terra MC-Graw Hill do Brasil237p 1978
TSCHEBOTARIOFF GP WARD ER DE PHILLIPPE AA 1953
The tensile strength of disturbed and recompacted soils Proceedings
of Third Internacional Coference on Soil Mechanics and Foundation
Engennering International Society for Soil Mechanics and Foundation
Engineering Vol 1 pp 207-210
SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA ndash UFPR -
CURSO DE GRADUACcedilAtildeO EM GEOLOGIA -
wwwgeologiaufprbr 2008
GERSCOVICH D UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO ndash UERJ ndash FEN-PGE-CIV- Notas de aula
wwwenguerjbr~denise 2008
URIEL S Brazilian tensile test for soils DiscussionCAN
GEOTECH JVOL11 pp 540-541 1974
227
URIEL S SERRANO AA Geotechnical properties of two
collapsible soils of low bulk density at the site of two dams in
Canary Islands SpainProc 8th ICSMFE vol 22 p251-264 1973
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil Proceedings of the 3rd International
Conference on Soil Mechanics and Foundations Enginnering Zurich
V1p67-71 1953
VARGAS M Origem propriedade e natureza dos solos naturais
indeformados COPPEUFRJ 1970
VARGAS M Introduccedilatildeo agrave mecacircnica dos solos Satildeo Paulo MCGraw-
Hill do Brasil Ltda Edda Universidade de Satildeo Paulo 509p 1977
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil 3 rd ICSMFE Switzerland volI pp 84-
90 1971
VAUGHAN PR Mechanical and hydraulic properties of tropical
lateritic and saprolitic soils particutarly as related to their structure and mineral components First International Conference on
Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils Brasilia Brasil
ABMS Vol3 p231-263 1985
VAUGHAN PR Keynote paper characterising the mechanical
properties of in-situ residual soil Proceedings of the 2nd International
Conference on Geomechanics in Tropical Soils Singapore p469-487
1988
VAUGHAN PR MACCARINI M MOKHTAR SM Indexing the
engineering properties of residual soils Quart J Engng Geol 21 No
1 69-84 1988
VAUGHAN PR KWAN CW Wheathering structure and in situ
stress in residual soil Geacuteotechnique v34 n1 p 43-59 1984
VERRUIJT A Soil mechanics Delft University of technology 315p
2006
228
VERRUIJT A Off Shore soil mechanics Delft University of
technology 204p 2006
VIGGIANI G ATKINSON JH Stiffnes of fine-grained soils at very
small strains Geacuteotechnique 45 (2) 249-265 1995
WALLACE KB Structural behaviour of residual soils of the
continually wet highlands of Papua New Guine Geotecnique Vol 23
number 2 203-218 1973
WESLEY LD Geotechnical engineering in residual soils John
Wiley amp Sons Inc New Jersey USA 272p 2010
WOOD DM Soil behavior and critical state mechanics Cambridge
University Press Cambridge UK 462p 1990
WOOD D M Soils Behaviour and Critical State Soil Mechanics
Cambridge University Press Cambridge United Kingdon 462p 1990
WROTH CP HOULSBY GT Soil mechanics-property
characterisation and analysis procedures Proc 11th Conf Soil
Mech San Francisco 1 1-55 1985
ZIENKIEWICZ OC The finite element method in engnineering
science London Mc-Graw-Hill 521p 1971
ZIENKIEWICZ OC TAYLOR RL The finite element method 4th
ed London Mc-Graw-Hill 733p 1994
Catalogaccedilatildeo na fonte pela Biblioteca Universitaacuteria
da
Universidade Federal de Santa Catarina
B671a Boehl Pedro Eugecircnio Gomes
Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades geoteacutecnicas de
solos estruturados derivados de granito da Grande
Florianoacutepolis [dissertaccedilatildeo] Pedro Eugecircnio Gomes Boehl
orientador Marciano Maccarini - Florianoacutepolis SC 2011
228 p il grafs tabs mapas
Dissertaccedilatildeo (mestrado) - Universidade Federal de Santa
Catarina Centro Tecnoloacutegico Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil
Inclui referecircncias
1 Engenharia civil 2 Solos - Florianoacutepolis (SC) 3
Granito - Florianoacutepolis (SC) 4 Cisalhamento 5 Anisotropia
I Maccarini Marciano II Universidade Federal de Santa
Catarina Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil III
Tiacutetulo
CDU 624
ALGUMAS OBSERVACcedilOtildeES SOBRE AS PROPRIEDADES
GEOTEacuteCNICAS DE SOLOS ESTRUTURADOS DERIVADOS DE
GRANITO DA GRANDE FLORIANOacutePOLIS
Dissertaccedilatildeo julgada adequada para a obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de MESTRE
EM ENGENHARIA CIVIL e aprovada em sua forma final pelo
Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil ndash PPGEC da
Universidade Federal de Santa Catarina ndash UFSC
Florianoacutepolis 4 de novembro de 2011
Prof Roberto Pinto Dr
Coordenador do PPGEC ndash UFSC
Comissatildeo Examinadora
Prof Marciano Maccarini PhD
Orientador ndash ECVUFSC
Prof Paulo Teixeira da Cruz Dr
USP
Prof Antocircnio Fortunato Marcon Dr
ECVUFSC
Prof Rafael Augusto dos Reis Higashi Dr
ECVUFSC
The mere formulation of a problem is far more often essential than its
solution which may be merely a matter of mathematical or experimental
skill
To raise new questions a new possibility to regard old problems
from a new angle requires creative imagination and marks real
advances in science
Albert Einstein 1925
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a todas as pessoas que de alguma forma
contribuiacuteram para a realizaccedilatildeo deste trabalho famiacutelia colegas e
servidores da UFSC UFRGS PUCRS e CIENTEC em geral
Em especial agrave minha famiacutelia esposa Kelly e filha Maria Nataacutelia
Mezzomo Boehl pelo amor compreensatildeo e apoio incondicional Para
meus pais Maria e Sylvio Boehl pela vida pelas incontaacuteveis ajudas
pelos exemplos passados e pelo esforccedilo realizado para minha educaccedilatildeo
Com gratidatildeo ao Professor Marciano Maccarini orientador desta
dissertaccedilatildeo pelo soacutelido conhecimento passado sobre fiacutesica dos solos e
suas aplicaccedilotildees no laboratoacuterio de mecacircnica dos solos ao longo desta
longa trajetoacuteria de mestrando e professor substituto pelas ideacuteias e
participaccedilotildees efetivas na pesquisa realizaccedilatildeo dos ensaios e
principalmente pela compreensatildeo
Agrave professora Isabel Covollo pela inicializaccedilatildeo e conceitos
fundamentais passados em mecacircnica dos solos aplicada agrave engenharia de
fundaccedilotildees A boa vontade do Professor Ivo Martorano pelo
conhecimento passado sobre mecacircnica do natildeo contiacutenuo fruto dos
inuacutemeros debates sobre o estado de tensotildees e deformaccedilotildees dos
materiais onde por sua vez nasceram ideacuteias que muito influenciaram
minha formaccedilatildeo Ao colega Doutorando Rodrigo Hummes igualmente
participante dos debates a quem devo tambeacutem agradecer pelo exemplo
e pelo produtivo conviacutevio acadecircmico Professor Paulo Cruz pelos
soacutelidos conhecimentos passados em solos e rochas principalmente
durante a realizaccedilatildeo do Curso de Especializaccedilatildeo em Barragens nesta
universidade Ao Professor Antonio Fortunato Marcon por tamanho
auxilio e apoio Ao geoacutelogo Victor Hugo Teixeira A Banca de
Professores pela boa vontade e colaboraccedilatildeo Ao engenheiro Cezar
Godoacutei pelo apoio nos ensaios de laboratoacuterio Aacute Saacutevio Vieira pela
colaboraccedilatildeo no levantamento dos dados topograacuteficos Em especial a boa
vontade e incontaacuteveis ajudas da secretaacuteria geral Marinea Vieira sem a
qual natildeo seria possiacutevel a realizaccedilatildeo do trabalho e principalmente agrave
Professora Janaiacutede Cavalcanti por acreditar que era possiacutevel e a todos
os funcionaacuterios do PPGEC em geral Aos moradores do Municiacutepio de
Satildeo Pedro de Alcacircntara pelo acolhimento em especial agrave Secretaria de
Educaccedilatildeo e Cultura em nome de Rosacircngela Laurentino pelo apoio
material
Por fim agradeccedilo ao meu paiacutes Brasil e CAPES pelas bolsas de
estudo cientiacutefico e apoio financeiro concedidas para realizaccedilatildeo da
pesquisa
RESUMO
BOEHL PEG Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades
geoteacutecnicas de solos estruturados derivados de granito da grande
Florianoacutepolis Florianoacutepolis 2011 PPGECUFSC
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geo-mecacircnico de alguns solos naturalmente
estruturados devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Estes solos satildeo de
origem residual oriundos de rocha matildee do clatilde graniacutetico (granito)
comuns na regiatildeo da grande Florianoacutepolis O objetivo principal do
trabalho eacute estudar o comportamento geo-mecacircnico das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas utilizando para isso o ensaio de compressatildeo diametral
(Brazilian test) A campanha laboratorial de ensaios envolveu 27 amostras
naturalmente estruturadas da regiatildeo da Grande Florianoacutepolis com
valores de iacutendice de plasticidade variando na faixa de 0 a 54
Inicialmente mediu-se a perda de massa do solo por imersatildeo em aacutegua
para se conhecer melhor a natureza das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas aleacutem
da caracterizaccedilatildeo dos mesmos Das 27 amostras iniciais apenas 7
permaneceram com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que
permaneceram intactas mediu-se a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes-
inundadas e naturais (6 amostras) Para se medir o valor dos paracircmetros
de resistecircncia ao cisalhamento realizaram-se ensaios de cisalhamento
direto em amostras indeformadas (7 amostras) nas condiccedilotildees inundadas
em dois planos ortogonais entre si concomitantemente analisando a
anisotropia e heterogeneidade Para complementar realizou-se
expansotildees nos solos submetendo o arcabouccedilo soacutelido a presenccedila de
aacutegua nos mesmos planos submetidos ao cisalhamento em amostras
estruturadas e desestruturadas
Foram identificados alguns fatores que alteram as cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas como os desconfinamentos amostragem e o
intemperismo Existem fortes indiacutecios de o intercepto coesivo (448 a
208 kPa) ser anisotroacutepico e maior na direccedilatildeo vertical Diminuir
enquanto as expansotildees aumentam Crescer conjuntamente com o teor de
umidade natural e ser vinculado agrave diferenccedila entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo
natural e apoacutes inundaccedilatildeo O acircngulo de atrito (266 a 416ordm) apresenta-se
com comportamento isotroacutepico dependente do iacutendice de vazios e da
fraccedilatildeo areia A resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28kPa) possui afinidade com o
intercepto coesivo aumentando conjuntamente com o mesmo A
tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios As expansotildees apresentam-se maiores e mais lentas
na direccedilatildeo horizontal do que na vertical sendo que as estruturadas satildeo
bem menores do que as desestruturadas
As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees satildeo maiores na direccedilatildeo vertical do que na horizontal
portanto satildeo mais preservadas proporcionando estruturaccedilatildeo do
arcabouccedilo soacutelido neta direccedilatildeo Apesar do aspecto taacutectil-visual
heterogecircneo dos solos em estudo estes se apresentaram com
comportamento bem mais isotroacutepico do que se esperava
Palavra-chave solos residuais e cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
resistecircncia ao cisalhamento e resistecircncia agrave traccedilatildeo anisotropia e
heterogeneidade
ABSTRACT
BOEHL PEG Some observations on the geotechnical properties of
soils derived from structured granite of Florianoacutepolis Florianoacutepolis
2011 PPGEC UFSC
This paper presents some considerations on the geo-mechanical
behavior of some naturally structured soils due to cementations between
particles These soils are of residual origin coming from the clan
granitic bedrock (granite) common in the region of Florianopolis The
main objective of the work is to study the behavior of the geo-
mechanical cementations between particles making use of the diametral
compression test (Brazilian test)
The campaign laboratory involved 27 test samples of naturally
structured region of Florianoacutepolis with values of plasticity index
varying in the range 0 to 54 Initially we measured the mass loss from
the soil by water immersion to better understand the nature of links
between the particles and characterizing them Of the 27 initial samples
only seven (7) remained unchanged with the solid framework after the
loss of mass by immersion in water (PMI) For these samples that
remained intact was measured traction indirect post-flooded conditions
and natural (6 samples) To measure the value of shear strength
parameters were carried out direct shear tests on soil samples structured
(7 samples) in flooded conditions in two planes orthogonal to each
other simultaneously analyzing the anisotropy and heterogeneity To
complement expansions took place in soils by subjecting solid
framework the presence of water in the plans submitted to shear samples
instructured and unstructured
We identified some factors that change the cementations between
particles such as unconfined sampling and weathering There are strong
indications that the cohesive intercept (448 to 208 kPa) is anisotropic
and larger in the vertical direction Decrease while the expansions
increase Growing together with the natural moisture content and be
linked to the difference between the tensile and after natural flooding
The friction angle (from 266 to 416 deg) appears with isotropic behavior
dependent on the void ratio and sand fraction The tensile strength (2 to
28kPa) has an affinity with the cohesive intercept increasing along with
it The trend is tensile strength decrease with the increase in void ratio
The expansions are presented larger and slower in the horizontal
direction than vertical and the structures are much smaller than the
unstructured
The observations demonstrate the existence of evidence that
cementations are larger in the vertical direction than horizontally so
they are better preserved providing the framework structure solid
Although the tactile-visual aspect of heterogeneous soils under study
they presented with much more isotropic behavior than expected
Keyword residual soils and cementations between particles shear
strength and tensile strength anisotropy and heterogeneity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)33
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)36
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)36
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana Fonte Adaptado de
Atkinson (1996)38
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos
residuais38
Figura 6 - O tipo e a intensidade do intemperismo Fonte Teixeira et al
(2001)41
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios Fonte Teixeira et al (2001)42
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)43
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)47
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel de solos tropicais Fonte Cruz (1996)50
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)52
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)53
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III Fonte Maccarini
(1987)55
Figura 14 - Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini
(1992)56
Figura 15 - Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)59
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira
(2009)60
Figura17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento63
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)65
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilotildees devidas agrave
calcita em (b) devidas agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)66
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)67
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974) 68
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Cruz
(1996)69
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura Fonte
Adaptado de Collins e MCGown (1974)70
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilotildees
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)71
Figura 25 - Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1977) Maccarini (1993) e Reis (2007)72
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees Fonte Atkinson
(1991)73
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Maccarini (1992)74
Figura 28ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a pressatildeo
no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua Fonte Cruz (1996)78
Figura 29 ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Fredlund e Rahardjo (1993)79
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)80
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturadas
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios (σrsquoe) Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)84
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson (1993) a)
Trajetoacuteria de tensotildees b) Espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo Fonte Coop e
Atkinson (1993)85
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz
(1996)90
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA93
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9
(direita)94
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira Fonte Atkinson
(1996)95
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)97
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptado do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)98
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)99
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)100
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)101
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)102
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005) 102
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr) 103
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal104
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C105
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C105
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos
aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados107
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C107
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24109
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os solos
A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios pela
massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20110
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19111
Figura 53 ndash Foto Solo A9112
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao solo A2
sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo de Satildeo
Pedro de Alcacircntara vista lateral113
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central113
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda114
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal114
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3 A14 e
semelhantes ao entorno da rocha matildee115
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9 (esquerda)116
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)117
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)118
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura119
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito e grande quantidade de materiais
granulares121
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva122
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe123
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1124
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma matriz
granular grosseira e riacutegida 125
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda126
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da estrutura de
contenccedilatildeo127
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 pertencente ao horizonte
B coberto por lona preta na Figura 69127
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7 A15 pertencentes
ao horizonte C128
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee128
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita 129
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental131
Figura 75 - Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)133
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada (A1SPA)
e a direita rejeitada (A3SPA)136
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas137
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo (esquerda) e
lateral (direita)137
Figura 79 - Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)139
Figura 80 ndash Expansatildeo dos solos estruturados nas condiccedilotildees naturais e
estruturadas visatildeo geral141
Figura 81 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 80142
Figura 82 ndash Expansatildeo dos solos reconstituiacutedos agraves condiccedilotildees naturais
(desestruturadas) visatildeo geral143
Figura 83 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 82144
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990 146
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados horizontal e
vertical e das expansotildees147
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 100 ndash Curvas tensotildees-deformaccedilotildees para os solos estudados
obtidas no ensaio de cisalhamento direto156
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo
diametral157
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio brasileiro
(brazilian test)159
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)160
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A1 A11 A21 e A22)161
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior161
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo162
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A20 A1 e A2)162
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista superior163
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral163
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra
A11164
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas164
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista lateral
(A18)165
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais165
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)166
Figura 115 ndash Corpo de prova A11166
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da amostra
A20 vista de topo167
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do corpo
de prova vista lateral (A20)167
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de planos de
fraqueza (A20)168
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada168
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21
A22)169
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral169
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)170
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural174
Figura 124 - Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)175
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural 175
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto176
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 177
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 179
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural 180
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 181
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural 182
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 183
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 184
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto 185
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 186
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia187
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos190
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas191
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais192
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais193
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees193
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados194
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)195
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)35
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)52
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)54
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)75
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)76
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)76
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)81
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)82
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)87
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho De Campos (1991)87
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)88
Tabela 12 - Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)88
Tabela 13 - Siacutentese dos resultados obtidos comparando as propriedades
da massa de solo com um plano de fraqueza composto por material
argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)89
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)138
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas148
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas149
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas150
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas151
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas152
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas153
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas154
Tabela 22 ndash Tabela siacutentese com os valores de resistecircncia agrave traccedilatildeo para
os solos selecionados e ensaiados171
Tabela 23 ndash Tabela siacutentese dos resultados Em azul (acima) estatildeo as
amostras selecionadas173
LISTA DE SIacuteMBOLOS
Alfabeto latino
Ar ndash Grau de aeraccedilatildeo
c ch cv ndash Intercepto coesivo interceptos coesivos horizontal e
verticalkPa
crsquo ccim csuc ndash Parcela do intercepto coesivo efetiva parcela do
intercepto coesivo devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas parcela do
intercepto coesivo devido agraves tensotildees capilares kPa
fct ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta kPa
fctf ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo kPa
˚C ndash Graus Celsius graus
P N C ndash Carga carregamento vertical ou perpendicular ao plano
cisalhadokgf ou kN
s ndash Segundos s
cm cmsup2 ndash centiacutemetros centiacutemetros cuacutebicos cm
D ndash Diacircmetro cm
e ei enat ndash Iacutendice de vazios iacutendice de vazios inicial e
naturaladimensional
exp e eh ev - Expansotildees expansotildees horizontais expansotildees verticais
est ndash Estado estruturado
L ndash Comprimentocm ou m
LL ndash Limite de liquidez
LP ndash Limite de plasticidade
qrsquo - Tensatildeo desviadora kPa
prsquo - Tensatildeo normal meacutedia kPa
H ndash Altura cm ou m
IP ndash Iacutendice de plasticidade
Sr ndash Grau de saturaccedilatildeo
u ndash Tensatildeo neutra ou poro-pressatildeo kPa
uandash Tensatildeo no ar kPa
uw ndash Tensatildeo na aacutegua kPa
War uu - Matriz de succcedilatildeo kPa
w wi wnatndash Teor de umidade teor de umidade inicial e teor de
umidade natural
Vi ndash Volume inicial cmsup3
Rsup2 - Coeficiente de determinaccedilatildeo adimensional
Coef Pearsen CPearson ndash Coeficiente de Pearsonhelliphellipadimensional
Alfabeto grego
ε ndash Deformaccedilatildeo
εa εv ndash Deformaccedilatildeo axial
εr εr ndash Deformaccedilatildeo radial
ΔHr ndash Deformaccedilatildeo horizontal no instante (durante) da ruptura
ΔVr ndash Deformaccedilatildeo vertical no instante (durante) da ruptura
ΔV ndash Variaccedilatildeo de volume
Δvvmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo vertical
Δvhmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo horizontal
Δt ndash Variaccedilatildeo de tempos
Δtmaacutex ndash Tempo decorrido no instante da expansatildeo maacuteximos
oslash - Acircngulo de atrito internograus
oslashh oslashvndash Acircngulo de atrito interno acircngulos de atrito interno horizontal e
verticalgraus
oslashrsquo oslashcr oslashcv ndash Acircngulo de atrito interno efetivo acircngulos de atrito interno
criacuteticosgraus B - Razatildeo de incremento da resistecircncia ao cisalhamento devido agrave
succcedilatildeograus
γ ndash Peso especiacutefico deformaccedilatildeo cisalhantekNmsup3
γnat ndash Peso especiacutefico naturalkNmsup3
γrsquo γsatndash Peso especiacutefico efetivo e peso especiacutefico saturadokNmsup3
γs ndash Peso especiacutefico secokNmsup3
γg ndash Peso especiacutefico das partiacuteculas ou dos gratildeoskNmsup3
δ ndash Densidade densidade das partiacuteculas ou dos gratildeoshellipadimensional
σtRt ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo kPa
σti σtapi Rti ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadas ou apoacutes
inundaccedilatildeo kPa
σtsat ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees saturadas kPa
σtnat σtntildesatRtnat - Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturaiskPa
Δσt ΔRt ndash Diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturais
e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadaskPa
σ ndash Tensatildeo tensatildeo totalkPa
σrsquo ndash Tensatildeo efetivakPa
σ1 σ2 σ3 ndash Tensatildeo normal principal maior intermediaacuteria e
menorkPa
σn σN ndash Tensatildeo normal resistecircncia agrave compressatildeo simples resistecircncia
uniaxialkPa
σr ndash Tensatildeo normal agrave superfiacutecie cisalhada no instante (durante) da
rupturakPa
cf ndash Resistecircncia agrave compressatildeo simpleskPa - Tensatildeo cisalhante resistecircncia ao cisalhamentokPa
R - Tensatildeo cisalhante no instante (durante) da rupturakPa
Ψ - Acircngulo de dilataccedilatildeograus
λ ndash Paracircmetro de Bishop adimensional
LISTA DE ABREVIATURAS
Siglas e Acrocircnimos
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
PMI ndash Ensaio de perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada
PUCRS ndash Pontifiacutecia Universidade Catoacutelica do Rio Grande do Sul
LMS ndash Laboratoacuterio de mecacircnica dos solos
UFRGS ndash Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSC ndash Universidade Federal do Estado de Santa Catarina
USP ndash Universidade de Satildeo Paulo
PPGEC - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
CAPES ndash Coordenaccedilatildeo de Aperfeiccediloamento do Pessoal de Niacutevel
Superior
CNPQ ndash Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnoloacutegico
Termos teacutecnicos
Alfabeto Latino dest ndash Estado desestruturado
g - Gramas
kPa ndash kiloPascais
kN - kiloNewtons
maacutex ndash Refere-se ao valor maacuteximo de alguma variaacutevel
min ndash Refere-se ao valor miacutenimo de alguma variaacutevel
m msup2 msup3 ndash metros metros quadrados metros cuacutebicos
mm mmsup3 ndash miliacutemetros miliacutemetros cuacutebicos
psi ndash libras forccedila por polegada quadrada
r R ndash Refere alguma variaacutevel ao instante de ruptura
v ndash Plano vertical
h ndash Plano horizontal
x y z ndash Coordenadas cartesianas espaciais
Alfabeto grego
Δ ndash Variaccedilatildeo infinitesimal qualquer diferenccedila entre variaacuteveis ou
grandezas
LISTA DE EQUACcedilOtildeES
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2) Fonte
Terzaghi Peck Mesri (1996)78
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4) Fonte Bishop
Alpan Blight Donald (1960))79
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta157
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO31
11 Apresentaccedilatildeo31
12 Justificativa32
13 Objetivos33
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo34
2 REVISAtildeO DE LITERATURA35
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos35
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo
atmosfeacuterico40
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados
por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas51
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos51
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados57
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes
cimentantes e as associaccedilotildees entre partiacuteculas61
233 O comportamento geomecacircnico73
234 A anisotropia e a heterogeneidade86
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL91 31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem91
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)94
33 Os Materiais utilizados na pesquisa96
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geoclimaacuteticas das regiotildees
em estudo96
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara -SPA)100
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1106
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18107
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25108
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21109
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8
A9 A16 A17 A19 e A27110
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e
A14114
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10116
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11117
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22118
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)119
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto
SC401)120
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto
SC401)124
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)126
34 Meacutetodo experimental130
4 ENSAIOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS RESULTADOS134
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg134
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)135
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada138
44 Ensaio de cisalhamento direto145
45 Ensaio de compressatildeo diametral157
5 ANAacuteLISE DOS RESULTADOS172 51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos174
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e
horizontal com as outras variaacuteveis obtidas176
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
vertical e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas185
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis
obtidas187
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas194
6 CONCLUSOtildeES197
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS201
REFEREcircNCIAShellip203
31
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Apresentaccedilatildeo
O modelo proposto por Karl Terzaghi para a fiacutesica dos solos
saturados a partir da publicaccedilatildeo de ldquoErdbaumechanik auf
Bodenfhysikalischer Grundlagerdquo (1925) se desenvolveu grandemente
para os solos sedimentares compactados e reconstituiacutedos
principalmente devido agrave concentraccedilatildeo dos grandes centros de pesquisa
no hemisfeacuterio norte onde os solos sedimentares satildeo mais comuns Por
outro lado muito pouco para os solos residuais estruturados pela
presenccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito comuns no hemisfeacuterio
sul menos desenvolvido tecnologicamente Vargas (1953)
pioneiramente destacou que os solos estruturados possuiacuteam um
comportamento diferenciado dos solos sedimentares relacionado agrave sua
formaccedilatildeo e estrutura
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geomecacircnico de alguns solos naturalmente estruturados
residuais oriundos de rocha do clatilde graniacutetico (granito) Para isto
realizou-se uma campanha de ensaios laboratoriais com amostras
indeformadas naturalmente estruturadas perfazendo um total de 27
amostras Buscou-se medir e avaliar o efeito das cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas sobre a estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e sobre os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento concomitantemente
pesquisar a anisotropia e a heterogeneidade existentes nestes tipos de
mantos residuais objetivando correlacionar estas variaacuteveis entre si
Para tal realizaram-se ensaios de cisalhamento direto compressatildeo
diametral expansotildees e perda de massa por imersatildeo em aacutegua aleacutem da
caracterizaccedilatildeo Das 27 amostras iniciais apenas 7 permaneceram com o
arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da Perda de Massa por
Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que permaneceram intactas
realizaram-se ensaios mecacircnicos compressatildeo diametral (6 amostras)
para medir a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes inundadas e naturais
cisalhamento direto (7 amostras) com amostra inundada para medir os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
32
12 Justificativa
Frequentemente nas regiotildees ao longo da Serra Geral e por toda a
regiatildeo meridional litoracircnea que se inicia no Rio Grande do Sul
passando por Santa Catarina Paranaacute Satildeo Paulo Rio de Janeiro
estendendo-se ateacute o estado do Espiacuterito Santo observam-se taludes e
encostas naturais de solos residuais de granito com alturas
consideravelmente excessivas (gt15m) mas que se manteacutem estaacuteveis
Estes solos quando utilizados geotecnicamente apresentam boas
condiccedilotildees de resistecircncia mecacircnica mas natildeo se comportam bem com a
presenccedila da aacutegua apresentando instabilidades quando submetidos a
grandes chuvas como ocorrido na regiatildeo em dezembro de 1995 1996 e
no draacutestico mecircs de novembro de 2008
Observa-se uma visiacutevel melhoria da resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e da rigidez destes materiais Esta melhoria na
estabilidade destes solos eacute atribuiacuteda aos agentes cimentantes entre as
partiacuteculas que estruturam estes solos melhorando as suas propriedades
mecacircnicas
Atualmente jaacute se conhece muito sobre a formaccedilatildeo e geologia
destes solos poreacutem duacutevidas ainda existem sobre como reagiraacute um solo
residual estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas em termos de
deformaccedilatildeo e resistecircncia ao cisalhamento e como seraacute a estabilidade de
seu arcabouccedilo soacutelido com a presenccedila da aacutegua
Apesar dos solos residuais serem menos problemaacuteticos e ainda
que o criteacuterio de ruptura usual para solos sedimentares o criteacuterio de
Mohr-Coulomb adapte-se perfeitamente bem a estes ainda assim
existem carecircncias de meacutetodos que correlacionem agraves propriedades
mecacircnicas com suas particularidades consequentes da estruturaccedilatildeo
ocasionada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e aspectos geoloacutegicos
como a porosidade inicial Sendo as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas um
dos principais agentes que governam o comportamento mecacircnico dos
solos cimentados entatildeo eacute razoaacutevel supor que os modelos e mecanismos
utilizados para os solos sedimentares natildeo sejam suficientes para prever
o comportamento dos solos residuais
Neste sentido esta pesquisa se justifica pois aleacutem destas
diferenccedilas aqui citadas entre os solos sedimentares e residuais soma-se
a isto uma carecircncia em anaacutelises e pesquisas sobre solos residuais aleacutem
de sua grande importacircncia atual como material de construccedilatildeo devido ao
avanccedilo das regiotildees metropolitanas sobre regiotildees de formaccedilatildeo graniacutetica
33
Uma siacutentese da crescente importacircncia de tais solos estaacute ilustrada
na Figura 1
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)
13 Objetivos
Este trabalho tem por objetivo principal determinar a resistecircncia agrave
traccedilatildeo indireta (σt) utilizando o ensaio de compressatildeo diametral
(BRAZILIAN TEST) em amostras indeformadas representativas de
uma ampla faixa de iacutendice de plasticidade (IP) variando de natildeo plaacutestico
ateacute um valor igual a 54 e sua relaccedilatildeo com as propriedades geoteacutecnicas
dos solos residuais pesquisados principalmente com os paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento e as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Objetiva-se especificamente
- Avaliar a estabilidade do arcabouccedilo soacutelido do solo mediante a
realizaccedilatildeo do ensaio natildeo padronizado de Perda de Massa por Imersatildeo do
Solo em aacutegua destilada (PMI)
- Avaliar as variaccedilotildees volumeacutetricas do solo estruturado na presenccedila da
aacutegua realizando para tal o Ensaio de Expansatildeo do Solo em presenccedila da aacutegua destilada
- Identificar comportamentos anisotroacutepicos e heterogecircneos nas
propriedades dos solos pesquisados analisando conjuntamente os
34
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento utilizando o ensaio de
cisalhamento direto
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo
A dissertaccedilatildeo estaacute dividida em seis capiacutetulos organizada da
seguinte maneira
Capitulo 1 ndash Introduccedilatildeo neste capiacutetulo eacute apresentada uma
introduccedilatildeo ao trabalho suas justificativas e os objetivos a serem
alcanccedilados
Capitulo 2 ndash Revisatildeo de Literatura Apresentam-se os conceitos
e os embasamentos teoacutericos fundamentais para os solos residuais
estruturados Estes conceitos satildeo relatados sucintamente segundo uma
extensa revisatildeo bibliograacutefica segundo as principais pesquisas e
conclusotildees realizadas sobre o estado da arte ateacute o momento relacionada
sempre aos paracircmetros mecacircnicos e hidraacuteulicos dos solos residuais e
estruturados comparados aos solos sedimentares com ecircnfase em
especial ao comportamento estruturado ou naturalmente cimentado
Capitulo 3 ndash Materiais Observaccedilotildees Realizadas e Meacutetodo
Experimental Relata-se o programa experimental os materiais
utilizados a regiatildeo de onde estes foram coletados os criteacuterios adotados
e as observaccedilotildees realizadas
Capiacutetulo 4 ndash Ensaios realizados e Apresentaccedilatildeo dos Resultados
Descrevem-se os ensaios e apresentam-se os resultados obtidos
Capiacutetulo 5 ndash Anaacutelise dos Resultados Realiza-se uma anaacutelise
graacutefica e interpretativa das variaacuteveis obtidas com os ensaios realizados
segundo o aspecto do objetivo a ser alcanccedilado
Capitulo 6 ndash Conclusotildees Descrevem-se as conclusotildees realizadas
durante a anaacutelise dos resultados tentando delinear hipoacuteteses a respeito
destas visando principalmente agrave estruturaccedilatildeo dos solos
Capitulo 7 ndash Sugestotildees para trabalhos futuros De forma breve
traccedilam-se algumas recomendaccedilotildees para futuras pesquisas
35
2 REVISAtildeO DE LITERATURA
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos
A terra ao longo dos seus 45 bilhotildees de anos caracteriza-se por
um complexo ciclo geoloacutegico que apesar de todo o avanccedilo cientiacutefico de
nossos tempos ainda natildeo eacute bem conhecido Muitas vezes estes avanccedilos
parecem trazer mais perguntas do que respostas Pelo que se sabe o
manto terrestre subdivide-se em crosta oceacircnica e continental com
densidade temperatura e pressotildees crescentes da superfiacutecie para o
interior Com raio meacutedio de 8000 km sendo subdividida em nuacutecleo e
manto quimicamente formada por 47 oxigecircnio (O) 28 siliacutecio (Si)
5 ferro (Fe) 20 entre metais alcalinos e outros materiais Ilustra-se
com a Tabela 1 a composiccedilatildeo mineraloacutegica meacutedia de granitos da regiatildeo
sul do Brasil
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)
A terra eacute constantemente retrabalhada (Figura 2) pela accedilatildeo
conjunta entre a atmosfera hidrosfera e biosfera tendo como agentes
principais a accedilatildeo conjunta ocasionada pelo intemperismo atmosfeacuterico
vulcanismo movimentos de placas magnetismo diagecircnese efeitos
estes governados pela lei da isostasia global (Figuras 2 e 3) Somam-se
a isto as radiaccedilotildees quedas de corpos celestes e grandes mudanccedilas dos
niacuteveis oceacircnicos e climaacuteticos aleacutem da accedilatildeo humana (GUERRA
GUERRA 1997)
36
Acredita-se que as primeiras rochas provavelmente tenham se originado
de vulcanismos iacutegneas (Figura 2) pertencentes ao clatilde graniacutetico As
diferenciaccedilotildees entre as rochas se datildeo exatamente pela natureza quiacutemica
do magma que tenderaacute a ser aacutecido ou baacutesico devido agraves condiccedilotildees do
meio fiacutesico a que o magma eacute submetido quando liberado intrusivo ou
extrusivo consequentemente pelos posteriores processos de alteraccedilatildeo
atmosfeacuterica sedimentaccedilatildeo e metamorfismo que iratildeo atuar nessa massa
rochosa durante sua vida geoloacutegica (BIGARELLA LEPREVOST
BOLSANELLO 1985)
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)
37
A crosta continental (terrestre) com densidade meacutedia de 275
gcm3 de uma forma geral divide-se em uma camada basaacuteltico-
metamoacuterfica interna coberta por uma camada graniacutetico-metamoacuterfica
mais a superfiacutecie associadas agraves rochas sedimentares que por sua vez
satildeo recobertas por material decomposto de origem sedimentar ou
residual de interesse geoteacutecnico Estas massas sofrem accedilatildeo dos
processos de pedogecircnese sedimentaccedilatildeo e metamorfismo
constantemente conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 Tambeacutem eacute muito
comum que a camada basaacuteltica continental aflore na superfiacutecie sem a
presenccedila do granito como ocorre no planalto sul-americano de
formaccedilatildeo mesozoacuteica A crosta oceacircnica eacute bem menos complexa sendo
coberta por sedimentos sobre um assoalho basaacuteltico metamoacuterfico
apresentando composiccedilatildeo mineraloacutegica mais uniforme e estrutura
disposta em camadas enquanto que a composiccedilatildeo quiacutemico-mineraloacutegica
da crosta continental eacute muito mais variada estruturada e complexa
(TEIXEIRA et al 2001 )
As rochas conjuntamente com os solos que satildeo o produto da
accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico sobre estas constituem a crosta
terrestre Esta interaccedilatildeo pode ser observada simultaneamente nas
Figuras 2 e 3 (MACIEL FILHO 1994)
A definiccedilatildeo de solos depende do ponto de vista e do interesse
portanto possui sentido amplo Para o engenheiro civil e muitas vezes
para o geoacutelogo se define os solos como o produto remoto ou imediato
da alteraccedilatildeo das rochas portanto da accedilatildeo conjunta da decomposiccedilatildeo
quiacutemica e da desintegraccedilatildeo fiacutesica causada pelos agentes fiacutesico-
quiacutemicos geoloacutegicos e bioloacutegicos de alteraccedilatildeo e transporte
atmosfeacutericos consequentemente do remanejo e da organizaccedilatildeo das
camadas superiores da crosta terrestre e por fim da accedilatildeo do homem
Poderatildeo ser naturais ou artificiais Os solos podem ser escavados com o
uso de paacute picareta ou escavadeiras natildeo sendo necessaacuterio portanto o uso
de explosivos Segundo Terzaghi Peck e Mesri (1996) o solo eacute um
agregado natural de partiacuteculas minerais que pode ser separado por meios
suaves tais como agitaccedilatildeo em aacutegua Rocha ao contraacuterio eacute um agregado
de minerais ligados por fortes e permanentes forccedilas que em geral para
ser desagregado eacute necessaacuterio o uso de ferramentas especiais e
explosivos Rocha eacute o material resultante da associaccedilatildeo heterogecircnea de
minerais que por diferentes motivos geoclimaacuteticos acabam ficando
intimamente unidos constituiacutedos principalmente de bioacutexido de siliacutecio
(SiO2) na forma mineraloacutegica de quartzo e feldspato Para Dobereiner
(1987 1990) a rocha eacute o material que possui resistecircncia agrave compressatildeo
simples maior do que 15 MPa incluindo as rochas satildes brandas e
38
alteraccedilotildees de rochas e os solos os materiais que possuem resistecircncia agrave
compressatildeo simples menor do que 15 MPa incluindo os solos
extremamente duros e compactos O solo eacute constituiacutedo por um sistema
trifaacutesico como ilustrado na Figura 5 subdividido em partiacuteculas soacutelidas
(S) fluido constituiacutedo por aacutegua e ar (A) portanto eacute um sistema
particulado e o estudo de seu comportamento pertence aos domiacutenios da
mecacircnica do natildeo contiacutenuo ilustrado na Figura 4 (LAMBE
WHITMANN 1969) Fredlund e Morgenstern (1977) sobre o ponto de
vista natildeo saturado consideram os solos como um sistema de quatro
fases constituiacutedo por ar aacutegua partiacuteculas e interface ar-aacutegua Na Figura
5 ilustra-se o arcabouccedilo soacutelido hipoteacutetico de um solo residual
estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana
Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
As partiacuteculas soacutelidas poderatildeo ser macroscoacutepicas ou
microscoacutepicas Quando em contato formam o arcabouccedilo soacutelido Ao seu
redor existem os vazios intersticiais que poderatildeo estar preenchidos
totalmente ou parcialmente por aacutegua e ar
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos residuais
39
Nos vazios entre as partiacuteculas poderatildeo ainda existir substacircncias ali
depositadas que agregam as partiacuteculas proporcionando uma
estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido estas abstraccedilotildees podem ser
visualizadas na Figura 5 Para a formulaccedilatildeo da hipoacutetese da Figura 5
partiu-se de estudos como Wallace (1973) De e Furdas (1973) Collins
e MCGown (1974) Holtz e Kovacs (1981) e Maccarini ( 1987 1989)
O problema geoteacutecnico dos solos resume-se no controle das
seguintes variaacuteveis mecacircnicas Resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e Hidraacuteulica A natureza das partiacuteculas e a
permeabilidade dos solos governam o comportamento da aacutegua de seus
vazios (LAMBE WHITMANN 1969) Sempre que se estabeleccedila um
fluxo de aacutegua ou de ar o estado inicial do solo se modifica (CRUZ
1996)
Faz-se uma breve revisatildeo conceitual sobre o comportamento
geral dos solos sedimentares (sedimentary framework)
Os solos sobre o ponto de vista teoacuterico e claacutessico de Terzaghi
(1943) segundo o conceito de matriz dominante de origem sedimentar e
estado saturado satildeo subdivididos em areias ou argilas puras As areias
puras satildeo os materiais em que as propriedades geomecacircnicas dependem
do atrito interno arranjo espacial entrosamento e rolamento entre
partiacuteculas se comportando fisicamente sobre condiccedilotildees drenadas e
deformaccedilotildees elaacutesticas independentes do tempo (ROWE 1962 1969
1972 BOLTON 1979 1986 ODA KONISHI 1974) As argilas puras
caracterizam-se em possuir aacutegua aderida as partiacuteculas que gera por sua
vez uma coesividade argilo-mineral entre partiacuteculas originada por
forccedilas fiacutesico-quiacutemicas provenientes do campo de atratividade e repulsatildeo
coloidal Estas mecanicamente apresentam-se sob condiccedilotildees natildeo
drenadas e deformaccedilotildees plaacutesticas dependentes do tempo (ROSCOE
SCHOFIELD WHOTH 1958 GRIM 1968 PREacuteVOST HOumlEG 1975
BURLAND 1990) Os modelos de comportamento mecacircnico destes
solos satildeo distintos O modelo para as argilas tem como mecanismo uma
dependecircncia baacutesica da histoacuteria de tensotildees e da consistecircncia por outro
lado para as areias assume-se um modelo fiacutesico dependente da
densidade inicial de deposiccedilatildeo ou formaccedilatildeo ou seja da compacidade
Tecircm-se ainda as tendecircncias caracteriacutesticas de comportamento mecacircnico
durante a ruptura A contraccedilatildeo de volume consequentemente causando
aumento da tensatildeo na aacutegua (poro-pressatildeo ou tensatildeo neutra) eacute
caracteriacutestico das areias fofas e argilas normalmente adensadas que por
sua vez apresentam ruptura local segundo Terzaghi (1943) E da
tendecircncia agrave dilataccedilatildeo e consequentemente da diminuiccedilatildeo das tensotildees na
aacutegua eacute caracteriacutestica de areias compactas e argilas preacute-adensadas
40
materiais que na praacutetica apresentam ruptura geral (TERZAGHI PECK
MESRI 1996 SKINNER 1969)
Como os solos satildeo materiais em geral extremamente
heterogecircneos e anisotroacutepicos principalmente os solos de origem
residual na praacutetica a resposta de um solo a um carregamento seraacute
devida a interaccedilatildeo entre este complexo sistema variacional formado
pelas suas fases e um acentuado comportamento intermediaacuterio entre a
areia e a argila pura Os solos residuais originados do clatilde graniacutetico
possuem uma presenccedila dominante dos siltes e muitas vezes estatildeo
submetidos a um estado natildeo saturado Esta resposta conjunta eacute que iraacute
governar o seu comportamento para fins de engenharia civil
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo atmosfeacuterico
Os solos subdividem-se segundo Bigarella Leprevost e
Bolsanello (1985) conforme sua origem em
- Sedimentares ou transportados que formam os perfis e bacias
sedimentares que devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas satildeo predominantes
no hemisfeacuterio norte Admite-se que para as argilas formadas por
sedimentaccedilatildeo a histoacuteria de tensotildees governe seu comportamento
geomecacircnico assim como a densidade para os solos arenosos formados
por deposiccedilatildeo observou Maccarini (1993)
- Residuais que natildeo sofrem accedilatildeo de agentes de transporte
permanecendo ao entorno da rocha matildee formando um manto residual
Devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas ocorrem muito no hemisfeacuterio sul
principalmente devido ao calor e umidade caracteriacutesticas deste Os solos
residuais satildeo produzidos em regiotildees onde a velocidade de produccedilatildeo de
material residual eacute superior agrave velocidade com que os materiais satildeo
transportados (Figura 6) Formam um arcabouccedilo soacutelido estruturado com
a possibilidade de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e satildeo muito
influenciados pelos efeitos da coesatildeo aparente pois frequentemente
ocorrem no estado natildeo saturado Seu comportamento geomecacircnico eacute
aparentemente independente da histoacuteria de tensotildees sendo governado
pela estruturaccedilatildeo e formaccedilatildeo geoloacutegica
- Orgacircnicos com presenccedila de material natildeo mineral
Grande parte dos solos residuais encontra-se espalhada entre os troacutepicos
de Cacircncer e Capricoacuternio ou seja em torno da linha do Equador Ao
entorno dos troacutepicos tambeacutem como ao Norte da Ameacuterica do Norte e ao
Sul da Ameacuterica do Sul (SOWERS 1963)
41
Portanto os processos atraveacutes dos quais os solos residuais (solos
intermediaacuterios e siltosos) satildeo formados satildeo totalmente diferentes
daqueles responsaacuteveis pela formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argilas e
areias puras) Formam perfis heterogecircneos e imprevisiacuteveis com grande
variabilidade mineral e condiccedilotildees fiacutesicas (SANTOS 1997) Bevilaqua
(2004) concluiu que as composiccedilotildees dos solos residuais da regiatildeo de
Florianoacutepolis (SC) originaacuterios em geral de rochas graniacuteticas apresentam
grande quantidade de siltes fraccedilatildeo de areia natildeo muito elevado
composiccedilatildeo quiacutemica natildeo muito variaacutevel e baixo teor de quartzo
Figura 6 ndash O tipo e a intensidade do intemperismo
Fonte Teixeira et al (2001)
A intensidade da exposiccedilatildeo da rocha aos agentes de atividades
intempeacutericas governa a formaccedilatildeo dos solos residuais que por sua vez eacute
interdependente dos processos pedogeneacuteticos Fatores gerais como o
regime de distribuiccedilatildeo das chuvas (Figuras 7 e 8) infiltraccedilatildeo e drenagem
das aacuteguas pluviais natureza das rochas locais descontinuidades
diaclasamento declividade dos taludes variaccedilotildees climaacuteticas como temperatura e ventos (Figura 8) agentes bioloacutegicos como fauna e flora e
a interferecircncia humana satildeo fatores que modificam o processo de
alteraccedilatildeo dos solos aprofundando o manto residual visualizado na
Figura 6 (TEIXEIRA et al 2001) Segundo Farjallat (1972) a alteraccedilatildeo
nos materiais rochosos consiste em diminuiccedilatildeo da resistecircncia com ou
42
sem produccedilatildeo de finos enfraquecimento das caracteriacutesticas de
deformabilidade e um significativo aumento da porosidade e
permeabilidade (Figura 6 e 7)
Taludes iacutengremes clima seco ou chuvas maacutes distribuiacutedas durante
o ano favorecem a desintegraccedilatildeo fiacutesica impulsionando e acelerando os
processos sedimentares e a erosatildeo assim proporcionando condiccedilotildees
desfavoraacuteveis agrave formaccedilatildeo dos solos residuais (MACCARINI 1993)
Por outro lado climas mais chuvosos e com temperaturas altas
favorecem os processos quiacutemicos (Figuras 6 e 8) Segundo Sowers
(1963) as profundidades de solos residuais satildeo muito variaacuteveis e em
nossa regiatildeo estatildeo em torno de 10 a 25 metros com uma velocidade
meacutedia de produccedilatildeo de resiacuteduos entre 10 e 15 cm por cada milecircnio
Teixeira et al (2001) relatam que uma provaacutevel produccedilatildeo de solo
residual seja de 20 a 50 metros por milhatildeo de anos para climas mais
agressivos como o nosso As camadas mais superficiais possuem um
tempo de exposiccedilatildeo maior portanto apresentam-se mais intemperizadas
do que as camadas mais profundas (Figura 6) Sendo assim o grau de
alteraccedilatildeo diminui com a profundidade tornando-se cada vez menor
atraveacutes de camadas de transiccedilotildees natildeo abruptas ateacute que eventualmente
atinja-se a rocha matildee em estado satilde (Figura 6)
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios
Fonte Teixeira et al (2001)
43
Genericamente a accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico que altera as
rochas subdivide-se nos processos de decomposiccedilatildeo quiacutemica e
desintegraccedilatildeo fiacutesica que geralmente ocorrem com tensotildees efetivas
constantes (weathering) como ilustradas na Figura 8 Estes atuam
simultaneamente e o niacutevel e a distribuiccedilatildeo destes eacute que iraacute desencadear
a intensidade da alteraccedilatildeo dos constituintes mineraloacutegicos das rochas e
pelo menos ateacute aonde se conhece sempre ocorrem de acordo com as
seacuteries de reaccedilotildees de decomposiccedilatildeo de Goumlldich e da ordem de formaccedilatildeo
de minerais de Bowen (TEIXEIRA et al 2001)
Basicamente a decomposiccedilatildeo quiacutemica eacute oriunda das reaccedilotildees
quiacutemicas entre os minerais rochosos e as substacircncias oxidantes reativas
presentes na atmosfera desencadeada principalmente pela aacutegua ( OH 2 )
pelo oxigecircnio ( 2O ) pelo gaacutes carbocircnico ( 2CO ) conjuntamente com
materiais aacutecidos poluiccedilatildeo e outras substacircncias presentes no perfil de
alteraccedilatildeo (Figura 3) Como consequecircncias ocorrem profundas
modificaccedilotildees quiacutemicas e mineraloacutegicas sobre as rochas sobretudo
estruturais principalmente com a formaccedilatildeo de argilo-minerais oxi-
hidroacutexidos de ferro e de alumiacutenio e os silicatos em geral Os processos
quiacutemicos e as reaccedilotildees envolvidas mais comuns satildeo as hidrataccedilotildees
dissoluccedilatildeo hidroacutelise oxidaccedilatildeo e a acidoacutelise (TEIXEIRA et al 2001)
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)
44
A desintegraccedilatildeo fiacutesica eacute proveniente das variaccedilotildees volumeacutetricas e
da fragmentaccedilatildeo gradual causada principalmente por expansatildeo e
contraccedilatildeo teacutermica provenientes das mudanccedilas ciacuteclicas na umidade
(Figura 8) que por sua vez transformam a rocha inalterada em material
descontiacutenuo e friaacutevel A heterogeneidade das rochas faz o maciccedilo se
comportar segundo diferentes coeficientes de dilataccedilatildeo teacutermica
provocando deslocamento relativo entre os cristais rompendo a coesatildeo
inicial entre partiacuteculas (coerecircncia) sendo um fator acelerador desta
desintegraccedilatildeo Outros aspectos que influenciam satildeo as alteraccedilotildees de
volume da aacutegua dentro das descontinuidades da rocha e principalmente
as formaccedilotildees de novos cristais que provocam esforccedilos expansivos
dentro destas descontinuidades aumentando ainda mais a abertura das
fissuras As variaccedilotildees volumeacutetricas tambeacutem ocorrem devido ao
desconfinamento das rochas que por ascendecircncia ou soerguimento
sofrem aliacutevio de tensotildees confinantes expandindo ocasionando por sua
vez aumento nas descontinuidades denominado muitas vezes de junta
de aliacutevio Portanto a desintegraccedilatildeo eacute causada principalmente pelos
agentes geoclimaacuteticos como a temperatura radiaccedilotildees umidade e
ventos sendo geralmente crescente em direccedilatildeo agrave superfiacutecie como
ilustrado conjuntamente nas Figuras 6 7 e 8 (TEIXEIRA et al 2001)
As rochas graniacuteticas sofrem alteraccedilatildeo e esfoliaccedilatildeo esferoidal
onde as arestas e os veacutertices dos blocos angulosos expostos ao
intemperismo sofrem maior ataque do que as faces o que resulta na
formaccedilatildeo de blocos arredondados como os matacotildees e aumento
significativo da superfiacutecie especiacutefica exposta ao intemperismo
(TEIXEIRA et al 2001) Haacute uma regra geral em quiacutemica pura que diz
quanto maior for agrave superfiacutecie de contato entre dois reagentes mais
raacutepida seraacute a reaccedilatildeo Desta forma podemos imaginar um cubo com 1cm
de aresta que teraacute a superfiacutecie de contato de 6cmsup2 submetidos ao
intemperismo Se cortarmos esse cubo ao meio teremos 8 cmsup2 de
superfiacutecie de contato para o mesmo volume de rocha e assim
sucessivamente pode-se observar que quanto mais fraturada estaacute a
rocha mais faacutecil se torna sua decomposiccedilatildeo (MACIEL FILHO 1994)
Eacute importante ressaltar que a erosatildeo natildeo eacute um processo de
intemperismo e sim um complexo fenocircmeno de transporte de partiacuteculas
(MACIEL FILHO 1994)
Os feldspatos satildeo quimicamente mais reativos e fracos e
fisicamente pouco resistentes por isso satildeo os primeiros minerais a
sofrer transformaccedilatildeo desintegrando-se e decompondo-se ocasionando a
fragmentaccedilatildeo gradual das partiacuteculas formando os filossilicatos Este
processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos residuais do clatilde
45
basaacuteltico e em menor escala tambeacutem presente na formaccedilatildeo do manto
residual graniacutetico (LEINZ 1974)
Ao contraacuterio o quartzo eacute um mineral muito resistente agrave
decomposiccedilatildeo poreacutem sofre uma accedilatildeo moderada da desintegraccedilatildeo
fragmentando-se Por isso seus fragmentos permanecem quimicamente
muito pouco alterados Estes fragmentos conservam-se presentes em
todo o processo de alteraccedilatildeo residual da rocha Suas alteraccedilotildees formam
os silicatos Este processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos
residuais do clatilde graniacutetico e em menor escala tambeacutem presente na
formaccedilatildeo do manto residual basaacuteltico (LEINZ 1974)
Por outro lado ao mesmo tempo em que ocorre o processo de
alteraccedilatildeo dos materiais ocorrem tambeacutem processos de agregaccedilotildees entre
as partiacuteculas principalmente devido aos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas muito comuns nos solos tropicais e subtropicais como a
iluviaccedilatildeo e a lixiviaccedilatildeo
Estes processos em geral atraveacutes de hidroacutelise e desidrataccedilatildeo depositam
substacircncias soluacuteveis com poder aglutinante dissolutos em aacuteguas que
infiltram percolam e drenam o perfil de alteraccedilatildeo por fim se
depositando nos vazios ociosos dos solos presentes nesta zona de
influecircncia ou seja entre as partiacuteculas e ao redor destas Posteriormente
devido a complexas alteraccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas com o passar do tempo
ocorrem cimentaccedilotildees cristalizaccedilotildees e recristalizaccedilotildees destas substacircncias
nestes vazios inclusive com formaccedilatildeo de aglomerados e concreccedilotildees
Estes processos satildeo acelerados por fortes alteraccedilotildees de temperatura
umidade e pressatildeo
Estas variaccedilotildees poderatildeo desencadear um processo denominado de
laterizaccedilatildeo que acabam por aumentar o enrijecimento destas substacircncias
nestes locais (TEIXEIRA et al 2001) Um perfil caracteriacutestico eacute
ilustrado na Figura 10
Conjuntamente com a alteraccedilatildeo e a agregaccedilatildeo ocorre uma
diminuiccedilatildeo gradual das partiacuteculas em direccedilatildeo agrave superfiacutecie denominada
de argilizaccedilatildeo Portanto o processo que transforma uma rocha graniacutetica
que tinha a tendecircncia inicial em formar solos residuais granulares e natildeo
coesivos (argilo-minerais) devido agrave grande quantidade de quartzo em
sua mineralogia por exemplo acaba consequentemente ao longo do
tempo devido a este fenocircmeno reduzindo o tamanho das partiacuteculas em
direccedilatildeo agrave superfiacutecie transformando-as em solo fino com possibilidade
da presenccedila de aacutegua aderida portanto mais coesivo do que o esperado
(TARBUK LUTGENS TASA 1996)
Muitos trabalhos sobre o intemperismo foram desenvolvidos nos
uacuteltimos anos abaixo segue um breve comentaacuterio sobre alguns
46
Muito interessante eacute o trabalho desenvolvido por Vaughan e
Kwan (1984) que tentam explicar a formaccedilatildeo de um solo residual
atraveacutes da teoria do enfraquecimento Esta teoria relaciona as tensotildees de
campo sobre condiccedilotildees de deformaccedilotildees laterais nulas (Ko) ao
intemperismo levando segundo um modelo preacute-estabelecido o material
em estudo de um estado mais soacutelido equivalente ao da rocha matildee ateacute se
tornar extremamente poroso equivalente ao seu solo residual
Farjallat (1972) Menezes e Dobereiner (1991) determinaram
alguns criteacuterios de previsatildeo de formaccedilatildeo de descontinuidades rochosas
utilizando por exemplo ensaios de ciclagem intempeacutericas e
meteorizaccedilatildeo pelo Slake durability test
Hypoacutelito (1972) Hypolito e Valarelli (1972) desenvolveram um
intemperizador de laboratoacuterio Ladeira e Minette (1984ab)
desenvolveram um meacutetodo para estabelecer a alterabilidade e
durabilidade das rochas que acelera o processo de intemperismo
denominado extrator de Soxhtel obtendo os iacutendices de alteraccedilatildeo que
incidem sobre as principais propriedades geomecacircnica dos materiais
inalterados
Os processos de alteraccedilatildeo agregaccedilatildeo argilizaccedilatildeo gleizaccedilatildeo
plintizaccedilatildeo entre outros inclusive muitos ainda desconhecidos estatildeo
muito ligados ao tipo e intensidade dos processos de intemperismo
atmosfeacutericos e pedoloacutegicos locais sendo que muitas vezes ocorrem
simultaneamente (BEVILAQUA 2004)
Segundo a definiccedilatildeo claacutessica de Vargas (1953) no caso dos solos
residuais teriacuteamos segundo um grau de intemperismo e evoluccedilatildeo
pedogeneacutetica decrescente uma divisatildeo do manto de intemperizaccedilatildeo em
camadas superior (maduro) intermediaacuteria e inferior (jovem)
Atualmente se defini o manto residual do clatilde graniacutetico da
seguinte forma
- Solo residual maduro ou pedologicamente horizonte A e B
- Solo residual jovem ou C
- Alteraccedilatildeo de rocha ou RA
- Rocha satilde ou R
47
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)
Pastore (1992) na Figura 9 traacutes proposiccedilotildees de alguns
pesquisadores
Emanando sobre os raciociacutenios de Vargas (1953) e de Maccarini
(1993) abaixo tentar-se-aacute especificar melhor a constituiccedilatildeo de cada
subcamada - Camada superior ou madura com espessura variaacutevel de 1 a 3
metros eacute a mais alterada onde o elevado grau de alteraccedilatildeo formou uma
grande variedade de minerais reduzindo as cimentaccedilotildees deixando-as
fracas Poreacutem esta camada eacute relativamente riacutegida por sofrer dissecaccedilatildeo
48
devido agrave contraccedilatildeo e coesatildeo aparente provocadas pelo forte calor e a
presenccedila de materiais poucos soluacuteveis como os oacutexidos de ferro e
alumiacutenio que natildeo sofrem lixiviaccedilatildeo permanecendo nos vazios desta
camada por sua vez enrijecendo devido aos efeitos da laterizaccedilatildeo
Devido ao intenso efeito da argilizaccedilatildeo e ao relativo afastamento da
estrutura da rocha matildee possui tecircnues cimentaccedilotildees mas acabam por se
constituiacuterem por partiacuteculas finas que consequentemente poderatildeo provir
coesatildeo devido agrave possibilidade de aacutegua aderida originada pela
atratividade e repulsatildeo coloidal Os solos residuais de granitos e
gnaisses poderatildeo ser constituiacutedos por materiais coesivos classificados
como siltes arenosos e ateacute siltes-argilosos pois muitas vezes possuem
fraccedilatildeo de argila cauliniacutetica Areias pedregulhos e elevada concentraccedilatildeo
de oxi-hidroxiacutedos de ferro e alumiacutenio que geralmente cobrem as
partiacuteculas silto-arenosas dando uma coloraccedilatildeo peculiar forte castanho-
avermelhada e muitas vezes mesclada com outras coloraccedilotildees Devido
ao seu alto grau de intemperismo encontra-se em sua massa pequenos
vazios em forma de bulbos ou filetes que outrora eram preenchidos por
algum material que se decompocircs Portanto sua estrutura possui fracas
cimentaccedilotildees combinada muitas vezes com alta porosidade iacutendice de
vazios elevado e estado natildeo saturado Muitas vezes ocorre a presenccedila de
aacutecidos e materiais orgacircnicos como o plasma argilo-huacutemico que
favorecem a coesatildeo (TEIXERA et al 2001)
- A camada intermediaacuteria eacute constituiacuteda por areias siltosas
granulares com rariacutessima presenccedila de argila com estruturas preservadas
e espessura variaacutevel entre 30 e 40 metros eacute de grande interesse teacutecnico
pois eacute a camada onde a grande maioria das estruturas geoteacutecnicas estatildeo
assentadas Eacute constituiacuteda por misturas de solos com blocos matacotildees e
alteraccedilotildees de rocha Muitas vezes satildeo solos com a aparecircncia da rocha
matildee denominados em geologia de saproliacutetos Estatildeo no estaacutegio
intermediaacuterio ou seja jaacute perderam parte da estruturaccedilatildeo original da
rocha matildee poreacutem ainda natildeo ganharam estruturaccedilatildeo suficiente por
estarem fora da zona de alcance dos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas e dos processos pedogeneacuteticos por isso muitas vezes se
encontram em uma zona talvez inerte com aeraccedilatildeo e natildeo saturada
Devido agrave condiccedilatildeo predominantemente granular e natildeo saturada sobre
forte influecircncia da coesatildeo aparente e com presenccedila de planos de
fraqueza acentuados por microfissuras tornam-se muito susceptiacuteveis a
erosatildeo e extremamente vulneraacuteveis a ocorrecircncia de instabilidades
principalmente pelas variaccedilotildees no teor de umidade (MACIEL FILHO
1994) A coesatildeo verdadeira que ocorre nesta zona eacute devida a
estruturaccedilatildeo quase sempre consequecircncia exclusiva das cimentaccedilotildees
49
entre partiacuteculas Logo a exposiccedilatildeo ou proteccedilatildeo do horizonte
intermediaacuterio (C) e a utilizaccedilatildeo de um sistema de drenagem adequado
para esta regiatildeo (zona) satildeo os principais fatores influentes nos
mecanismos de instabilidades de taludes e encostas para os solos
residuais oriundos do clatilde graniacutetico (Landslide)
- Na camada inferior ou jovem onde o grau de alteraccedilatildeo eacute baixo
mas que pelo menos um de seus constituintes jaacute sofreu alteraccedilatildeo as
estruturaccedilotildees reliquiares oriundas da rocha matildee ainda permanecem com
pouca alteraccedilatildeo dominando as propriedades geomecacircnicas dos solos
contidos nesta faixa deixando portanto as cimentaccedilotildees fortes
proporcionando grande estruturaccedilatildeo no arcabouccedilo soacutelido Logo apoacutes
esta camada tem-se a mudanccedila gradual da sanidade da rocha passando
de alteraccedilatildeo completa agrave moderada subsequentemente rocha pouco
alterada ateacute a rocha satilde (IAEG 1979 GEOLOGICAL SOCIETY
ENGINEERING GROUP WORKING PARTY REPORT 1995 ISRM
1981) Esta sequecircncia de camadas pode ser visualizada na Figura 10
Complementando a narrativa ter-se-ia que aleacutem da lixiviaccedilatildeo que
lava as rochas transportando as partiacuteculas tambeacutem a ocorrecircncia das
iluviaccedilotildees e eluviaccedilotildees que transportam as partiacuteculas atraveacutes das massas
de solos de cima para baixo depositando-as em alguma camada
receptora ainda assim poreacutem de outro modo ocorre neste complexo
sistema que durante as chuvas o niacutevel artesiano da aacutegua aumenta
devido agraves oscilaccedilotildees e flutuaccedilotildees do lenccedilol freaacutetico com isso levando
tambeacutem substacircncias soluacuteveis agora de baixo para cima como uma
ascensatildeo Posteriormente a aacutegua evapora ou volta ao niacutevel freaacutetico
normal muitas vezes deixando depositados estes solutos nos vazios por
onde se infiltrou estes por sua vez prosseguem sofrendo
transformaccedilotildees e tambeacutem poderatildeo estruturar as partiacuteculas A ascensatildeo
poderaacute ocorrer tambeacutem devido a ascendecircncia da aacutegua nos vazios
atraveacutes de forccedilas capilares durante o periacuteodo seco (VAUGHAN
KWAN 1981)
A accedilatildeo conjunta destes processos forma em geral solos
cimentados com estrutura nodular e forte coloraccedilatildeo identificou
Maccarini (1993) Sucintamente as camadas superficiais e superiores
tendem a ser mais homogecircneas e isotroacutepicas comportam-se
similarmente a uma argila sedimentar inorgacircnica de baixa agrave meacutedia
consistecircncia e plasticidade portanto podendo ser analisada facilmente
pela teoria sedimentar para solos saturados observa-se na Figura 10
50
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel para solos tropicais Fonte Cruz (1996)
Por outro lado agraves camadas intermediaacuterias e inferiores satildeo muito
heterogecircneas (Figura 10) anisotroacutepicas possuem grande influecircncia das
cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas e da coesatildeo aparente comportando-se diferentemente dos solos sedimentares (MACCARINI 1996)
51
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos
Evidentemente os processos atraveacutes dos quais os solos residuais
satildeo formados satildeo totalmente diferentes daqueles responsaacuteveis pela
formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argila e areia) Portanto eacute de se
esperar que estes solos tenham comportamentos geomecacircnicos
diferenciados (MACCARINI 1993)
Para o estudo e entendimento das cimentaccedilotildees presentes nos
solos residuais aspectos como a geologia processos de formaccedilatildeo grau
de intemperismo estruturas reliquiares estruturaccedilatildeo da macroestrutura e
da microestrutura associaccedilotildees entre grupos de partiacuteculas porosidade
inicial sensibilidade alta heterogeneidade e anisotropia devem ser
levados em conta quando estudamos tais materiais (MACCARINI
1989)
Os solos residuais estruturados do clatilde graniacutetico de uma maneira
geral satildeo bem permeaacuteveis possuem iacutendices de vazios considerados
altos devido agrave forte influecircncia da matriz granular consequentemente
sua porosidade inicial alta facilita o fluxo de aacutegua abaixo na Figura 11
seguem valores obtidos por Lumb (1962)
Quando compactados aproximam-se dos valores das argilas
sedimentares na ordem de 710
a 810
cms (MACCARINI 1993) O
arcabouccedilo soacutelido dos solos residuais eacute constituiacutedo por marcante
heterogeneidade presenccedila de fissuras zonas de cisalhamento e domiacutenio
da macroporosidade que por sua vez estabelecem caminhos
preferenciais para a aacutegua muitas vezes se tornando problemas de
condutividade portanto a permeabilidade da massa como um todo eacute
muito variaacutevel
Considerando a grande parcela de silte e um pouco de argila presentes
pode-se considerar sua permeabilidade como intermediaacuteria entre
coesiva e granular Apresentam-se com comportamento semelhante ao
dos solos puramente granulares sedimentares apesar do elevado teor de
finos (SANTOS 1988)
52
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)
Os solos residuais do granito possuem uma grande variabilidade
textural e mineraloacutegica variando muito entre pedregulhos areias pouca
argila e uma presenccedila marcante do silte como se pode observar na
Tabela 2 que traz em forma de siacutentese estes dados para alguns granitos
comumente encontrados nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis
(SC) e Porto Alegre (RS) Muitas teacutecnicas utilizadas para os solos
sedimentares natildeo satildeo boas para os solos residuais como por exemplo a
53
reconstituiccedilatildeo e os procedimentos de granulometria que acabam por
destruir a estruturaccedilatildeo natural destes solos inclusive com quebra de
elementos que deveriam ser considerados como inteiros
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)
A quebra de partiacuteculas eacute real pois os feldspatos friaacuteveis (Figura
12 A e B) muito presentes nos solos residuais de granito e gnaisse
quebram sobre pequenos esforccedilos aparecendo fragmentados e menores
do que realmente satildeo naturalmente (BEVILAQUA 2004) Matsuo e
Nishida (1968) estudaram tais efeitos (Figura 12)
Outro problema estaacute na determinaccedilatildeo da real fraccedilatildeo de argila
(Tabela 2) pois a quantidade determinada por microscopia eacute bem maior
do que a estimada pelo ensaio granulomeacutetrico de sedimentaccedilatildeo pois
muitas vezes as partiacuteculas de argila estatildeo fortemente presas agraves
partiacuteculas granulares maiores dificultando a dispersatildeo Na praacutetica
tambeacutem ocorre que muitas vezes quando solicita-se esta massa de solo
para fins de resistecircncia ao cisalhamento e compressibilidade esta acaba
trabalhando conjuntamente como associaccedilotildees e aglomeraccedilotildees
(MITCHELL 1976)
54
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Ponta Grossa
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Independecircncia
Por estas razotildees o conceito de partiacutecula para os solos residuais eacute
discutiacutevel sobre o ponto de vista sedimentar sendo que devido a estas
particularidades se poderaacute ter uma identificaccedilatildeo classificaccedilatildeo e
estimativa de suas propriedades de uma forma natildeo realista Igualmente
sua estruturaccedilatildeo eacute sensiacutevel ocorrendo amolgamento com facilidade
alterando seu estado original Sua amostragem eacute dificultosa pois
possuem com frequecircncia materiais grosseiros que por sua vez tambeacutem
dificultam a moldagem de corpos de prova em laboratoacuterio Devido a sua
grande heterogeneidade e anisotropia ocorre uma impossibilidade de
obtermos duas amostras de solo em condiccedilotildees de cimentaccedilotildees iguais
Estas foram algumas das razotildees pelas quais Maccarini (1989)
pioneiramente no Imperial College (UK) pesquisou Foram realizados
estudos de laboratoacuterio com amostras cimentadas artificialmente para
simular o comportamento de solos residuais (MACCARINI 1987)
Artificialmente foram controladas as variaacuteveis cimentaccedilotildees porosidade
e granulometria com teacutecnicas especiais para obtenccedilatildeo de amostras
55
artificiais (VAUGAHN MACCARINI MOKHTAR 1988
MACCARINI 1987)
Em siacutentese a tendecircncia do comportamento dos solos residuais eacute
a seguinte segundo autores como Vargas (1971) Sandroni (1985)
Vaughan (1985) Bressani (1990) e Maccarini (1980 1987 e 1993)
- Quanto maior for o grau de intemperismo menor seraacute o tamanho
das partiacuteculas principalmente devido agrave accedilatildeo da desintegraccedilatildeo fiacutesica
portanto a tendecircncia eacute de que os solos mais maduros tenham uma
textura mais fina sendo que concomitantemente devido agrave
decomposiccedilatildeo quiacutemica menor seraacute a densidade Por outro lado a
quebra gradual dos feldspatos friaacuteveis aumenta conjuntamente com o
grau de intemperismo tendendo a diminuir os vazios intragranulares
portanto aumentado agrave densidade das partiacuteculas tal comportamento
observa-se nas Figuras 12 13 e 14
- Apesar de possuiacuterem uma ampla faixa de densidade real para
um mesmo solo eacute de se esperar que quanto maior for o grau de
intemperismo menor seraacute a densidade real das partiacuteculas devido agrave
formaccedilatildeo de vazios intragranulares (Figuras 12 e 13)
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III
Fonte Maccarini (1987)
- O intemperismo forma em alguns minerais vazios
intragranulares que se sustentam devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
muitas vezes com forte influecircncia das forccedilas de capilaridade atuantes na
regiatildeo macroporosa como exemplificado nas Figuras 11 13 14 e
56
Tabela 3 que por sua vez alteram a permeabilidade destes solos Eacute de se
esperar portanto que a permeabilidade cresccedila junto com o grau de
intemperismo e que os efeitos de condutividade aumentem em direccedilatildeo agrave
rocha satilde (Figuras 13 e 14)
- O teor de umidade natural iacutendice de vazios e a porosidade
diminuem com o aumento da profundidade sendo que o grau de
saturaccedilatildeo aumenta como se pode observar durante anaacutelise conjunta das
Figuras 14 dos dados obtidos por Vargas (1953) Maccarini (1987)
Figuras 13 e mais recentemente na Tabela nuacutemero 3 siacutentese dos ensaios
de Bevilaqua (2004)
Os limites de Atterberg e o iacutendice de atividade de Skempton
foram idealizados para os solos sedimentares muitas vezes fornecem
valores inadequados quando realizados em solos residuais Pode-se
citar por exemplo aleacutem do preacute-tratamento desestruturante imposto aos
solos para a realizaccedilatildeo dos limites de Atterberg durante o ensaio de
limite de liquidez ocorre o fato de o material deslizar na concha do
aparelho de Casagrande ao inveacutes de fechar a ranhura deformando-se
lateralmente mascarando portanto o resultado obtido
Figura 14 ndash Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini (1992)
Portanto estes ensaios muitas vezes natildeo proporcionam valores
aceitaacuteveis Vaughan et al (1988) propotildee a adoccedilatildeo do ensaio do cone de
penetraccedilatildeo modificado para determinaccedilatildeo do limite de liquidez Este
57
ensaio eacute pouco usado e necessita de estudos visando uma adequaccedilatildeo e
calibraccedilatildeo objetivando sua utilizaccedilatildeo para solos residuais estruturados
Vargas (1971) seguido por Mitchell (1974) posteriormente
Maccarini (1993) destacam os seguintes aspectos sobre os limites de
Atterberg (1911) para os solos residuais
- Para os solos residuais o limite de liquidez diminui com o
aumento da profundidade o que era de se esperar (Figuras 13 e 14)
Com a diminuiccedilatildeo do limite de liquidez (LL) diminui tambeacutem a
tendecircncia do solo agrave expansatildeo Altos valores de plasticidade tornam o
solo com contraccedilotildees cada vez mais altas (VARGAS 1973)
Os solos residuais satildeo em geral parcialmente saturados e porosos
Quando inundados mesmo sob carregamento constante apresentam
variaccedilotildees volumeacutetricas perdendo tambeacutem a componente de coesatildeo
aparente Em geral estas variaccedilotildees volumeacutetricas nos solos satildeo
provocadas pela entrada ou expulsatildeo do ar e da aacutegua dos vazios
principalmente devido a mudanccedilas no teor de umidade Tambeacutem
ocorrem fenocircmenos de colapso estrutural devido a fenocircmenos fiacutesico-
quiacutemicos e remoccedilatildeo das cimentaccedilotildees por algum agente de transporte
(MENDONCcedilA 1990) Da mesma forma do que ocorrem com as
rochas os desconfinamentos que ocorrem in situ liberam as massas de
solos para variaccedilotildees de contraccedilotildees e expansotildees sucessivas Estas
desagregaccedilotildees e a erosatildeo ocorrem nos solos residuais de granito das
regiotildees em estudo provocando instabilidades frequentes nos taludes e
encostas durante fortes chuvas principalmente durante a exposiccedilatildeo do
horizonte residual jovem puramente granular (C)
Portanto estas variaccedilotildees volumeacutetricas dependem diretamente do
teor de umidade inicial do solo conjuntamente com sua densidade
portanto do grau de consistecircncia e compacidade (CHEN 1988)
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados
A expansatildeo eacute a propriedade que certos solos possuem de sofrer
consideraacutevel variaccedilatildeo volumeacutetrica devido principalmente agraves variaccedilotildees
no teor de umidade e a presenccedila de minerais com propriedades fiacutesico-
quiacutemicas reativas agrave presenccedila de aacutegua Para Chen (1988) os fatores que
contribuem na expansatildeo satildeo divididos em a) intriacutensecos referentes agrave
mineralogia textura e estrutura b) extriacutensecos referentes aos fatores
atmosfeacutericos
Simplificadamente a expansatildeo tende a tracionar a estrutura ligante que
se encontra entre as partiacuteculas e conforme a grandeza e a natureza do
58
material ligante acabam por destruir por total esta estrutura
ocasionando em muitos casos um aumento significativo no volume do
material Na praacutetica muitos problemas em fundaccedilotildees ocorrem por estas
razotildees (SIMONS MENZIES 1981) Portanto eacute de se esperar que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas inibam a tendecircncia de expandir dos solos
inicialmente ateacute certo ponto ou seja ateacute que as cimentaccedilotildees sejam
destruiacutedas por estas A partir deste ponto os solos estatildeo desestruturados
e livres para expandir se ainda existir esta tendecircncia Nos solos
residuais de granito quanto maior eacute o grau de intemperismo mais fracas
satildeo as cimentaccedilotildees e em geral para estes solos as forccedilas expansivas
acabam por destruir facilmente as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas
(VAUGHAN KWAN 1984) Satildeo exceccedilotildees a esta regra os solos
proacuteximos da rocha matildee com pequeno grau de intemperismo onde as
propriedades hereditaacuterias da rocha matildee ainda dominam seu
comportamento e por isso as cimentaccedilotildees satildeo fortes (VAUGHAN
KWAN 1981) Estima-se que pequenas deformaccedilotildees menores do que
1 destruam por total as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (JARDINE
SYMES BURLAND 1984)
Outro aspecto importante eacute a remoccedilatildeo das tensotildees confinantes in situ
atraveacutes do desconfinamento Os solos tornam-se livres para expandir
acabam por romperem as ligaccedilotildees entre partiacuteculas preacute-existentes
levando o solo a uma irrecuperaacutevel perda de resistecircncia pois mesmo
que as tensotildees se recomponham ainda assim para se recuperar a
estruturaccedilatildeo perdida seratildeo necessaacuterias as mesmas condiccedilotildees tempo e
efeitos fiacutesico-quiacutemicos que as geraram durante a sua histoacuteria geoloacutegica
(CRUZ 1996)
O fenocircmeno de instabilidade volumeacutetrica causado por contraccedilatildeo
expansatildeo ou colapso do arcabouccedilo soacutelido devido agraves mudanccedilas no teor
de umidade estaacute fisicamente associado e complexamente influenciado
por vaacuterios fatores entre os quais se incluem o tipo de solo
condicionantes climaacuteticos e estados de tensotildees (DELGADO 1986
JUSTO et al 1984)
Para os solos sedimentares as expansotildees estatildeo correlacionadas a
altos teores de argila teores de umidade limite de liquidez e iacutendice de
plasticidade alta ficando em torno de 8 para materiais argilosos
sedimentares e insignificantes para arenosos Este modelo e esta ordem
de grandeza natildeo servem para os solos residuais Para os solos residuais
de origem graniacutetica tambeacutem foram identificadas tais tendecircncias de
variaccedilotildees volumeacutetricas associadas a sua condiccedilatildeo natildeo saturada e grande
permeabilidade (SEED WOODWARD LUNDGREN 1964)
59
Ferreira e Xavier Ferreira (2009) como ilustrado nas Figuras 15 e
16 mediram e analisaram as variaccedilotildees de volume causadas pelas
variaccedilotildees no teor de umidade em amostras indeformadas de vertissolos
argilo-siltosos do municiacutepio de Petrolacircndia no estado de Pernambuco
(BR)
Figura 15 ndash Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
A Figura 15 subdivide-se em zonas partindo de suas observaccedilotildees
como se exemplifica na zona ldquoardquo haacute pequena alteraccedilatildeo na umidade do
solo jaacute em ldquobrdquo haacute mudanccedila de umidade na periferia do solo em ldquocrdquo
apenas o nuacutecleo central manteacutem a umidade inicial por uacuteltimo na zona
ldquodrdquo haacute mudanccedila de umidade em todo o solo Sobre estas condiccedilotildees
analisam o avanccedilo da frente de umidade
60
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
Os mesmos autores utilizando os dados da Figura 16 chegaram agraves
seguintes conclusotildees
- A expansatildeo devido ao acreacutescimo de umidade eacute maior para o
solo com menor umidade inicial
- A ordem e a grandeza com que o solo eacute solicitado ou inundado
influenciam o valor da tensatildeo de expansatildeo
- A pressatildeo de expansatildeo a ser considerada no projeto deve ser
aquela que melhor representa a condiccedilatildeo de campo
- Em funccedilatildeo da umidade inicial e da tensatildeo vertical aplicada ao
solo agrave inundaccedilatildeo leva ao aumento de volume (expansatildeo) ou diminuiccedilatildeo
(colapso)
- O conjunto formado pelas curvas de inundaccedilatildeo sob tensatildeo
carregamento em umidade constante e dessecaccedilatildeo sobre tensatildeo
delimitam regiotildees de expansatildeo colapso e contraccedilatildeo
61
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes cimentantes
e as associaccedilotildees entre partiacuteculas
A mecacircnica dos solos tradicional desenvolvida para os solos
sedimentares natildeo tem dado uma resposta adequada nas anaacutelises que
envolvem solos estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas havendo
uma carecircncia de modelos representativos e uma grande dificuldade em
separar e comensurar os efeitos das cimentaccedilotildees de outros efeitos que
interferem nas propriedades mecacircnicas
A resistecircncia ao cisalhamento dos solos residuais depende de um
complexo mecanismo de resistecircncia diretamente vinculado agraves parcelas
mobilizadas pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas pelo acircngulo de atrito
interno pela coesatildeo aparente e verdadeira dos solos (Figura 17) Apesar
da expressatildeo geral das resistecircncias e do criteacuterio de ruptura de Mhor-
Coulomb serem na praacutetica adequados aos solos residuais as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas conferem uma estruturaccedilatildeo a estes solos
gerando padrotildees de comportamento que natildeo se enquadram no arcabouccedilo
teoacuterico desenvolvido para os solos sedimentares reconstituiacutedos e natildeo
estruturados (PRIETTO 2004)
Estas cimentaccedilotildees contribuem para o aumento da rigidez
diminuiccedilatildeo dos recalques e na melhoria das propriedades mecacircnicas dos
solos que por sua vez somados a outros agentes de uniatildeo
interpartiacuteculas formam as estruturaccedilotildees nos solos e os solos
estruturados naturalmente (CUCCOVILO COOP 1997) Segundo Gens
e Nova (1993) estes materiais pertencem a uma classe intermediaacuteria
entre a mecacircnica dos solos e das rochas
Por estas razotildees se empregaraacute uma breve tentativa de buscar
uma definiccedilatildeo mais adequada para os solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
O conceito definido por Bishop (1972) parece mais adequado
para a definiccedilatildeo dos solos estruturados do que o conceito de matriz
dominante muito utilizado para os solos sedimentares saturados
definidos por Terzaghi (1936)
Bishop (1972) definiu o solo coesivo como aquele em que as
forccedilas de uniatildeo interpartiacuteculas contribuem significativamente no
comportamento fiacutesico-mecacircnico do solo
Vaughan (1985 1988) complementa definindo um solo
estruturado como um solo que possui uma componente da resistecircncia e
rigidez que eacute independente da tensatildeo efetiva e porosidade e que se
comporta como se fosse devida agraves conexotildees fiacutesicas entre partiacuteculas
Portanto de uma forma geral a coesatildeo presente nos solos natildeo eacute devida
62
somente aos efeitos fiacutesicos provocados pela presenccedila dos argilo-
minerais no arcabouccedilo soacutelido mas sim tambeacutem causada por todas as
substacircncias ou agentes fiacutesicos que possam promover uniotildees entre
partiacuteculas permanentes ou temporaacuterias (BISHOP SKEMPTON 1950)
Completando esta tentativa de definiccedilatildeo Cruz (1996) lembra que
embora os solos estruturados tenham uma componente de coesatildeo
derivada da cimentaccedilatildeo a mesma deve ser diferenciada da coesatildeo
efetiva do solo que resulta das forccedilas eleacutetricas entre partiacuteculas (Figura
17) porque a segunda eacute reversiacutevel enquanto que a primeira uma vez
destruiacuteda soacute poderaacute se recompor em longo prazo e se os processos
quiacutemico-fiacutesicos semelhantes aos originais vierem a se repetir Estas
definiccedilotildees e as parcelas definidas estatildeo ilustradas de forma graacutefica e
matemaacutetica na Figura 17 partindo da equaccedilatildeo claacutessica das resistecircncias
de Mohr-Coulomb tentou-se separar os principais agentes e seus
mecanismos
Abaixo segue tentativa de ilustraccedilatildeo do comportamento
diferenciado dos solos residuais estruturados
63
Figura 17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento
Legenda
Onde
- Resistecircncia ao cisalhamento
- Tensotildees normal total e efetiva n5 Figura 17
c C ndash Intercepto coesivo
ctotal ndash Coesatildeo total (1+2+3 Figura 17)
ic - Parcela da coesatildeo devida ao efeito i
- Acircngulo de atrito interno do solo (7 4 e 6 Figura 17)
m - Acircngulo de atrito interno mobilizado ( csm ) n5
Figura 17
cs - Acircngulo de atrito interno no estado criacutetico constante do
material n7 Figura 17
- Acircngulo de dilataccedilatildeo do material n6 Figura 17
64
Na Figura 17 objetiva-se uma visualizaccedilatildeo dos diversos fatores fiacutesicos
(1 2 3 4 5 6 7 e 8) intervenientes na mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao
cisalhamento nas condiccedilotildees drenadas e natildeo saturadas e a formaccedilatildeo dos
provaacuteveis mecanismos de cada agente Ainda na Figura 17 em (A) solo
desestruturado portanto sem os efeitos que compotildee o intercepto
coesivo e em (B) estruturado e com a influecircncia das parcelas que
compotildee o intercepto coesivo
Maccarini (1993) lembra que a existecircncia de coesatildeo verdadeira
em solos residuais de granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas Vargas (1953) visa que no arcabouccedilo soacutelido estruturado
de granito as partiacuteculas natildeo estatildeo imersas em um meio viscoso como
no material puramente coesivo mas sim estatildeo ligadas principalmente
pelos ligantes presentes nas arestas ou concentrados nos contatos entre
as partiacuteculas caracteriacutestico do arcabouccedilo soacutelido com permeabilidade
aberta e porosa
As cimentaccedilotildees naturais podem ser encontradas nas mais diversas
formaccedilotildees geoloacutegicas como nos solos residuais areias cimentadas
argilas sensitivas cimentadas solos vulcacircnicos cimentados rochas
brandas alteraccedilotildees de rochas solos artificiais solos tropicais lateriacuteticos
e saproliacuteticos (LAGOIA NOVA 1993) Embora estas estruturaccedilotildees
devidas agraves cimentaccedilotildees possam ser originadas por processos distintos o
modo como estes materiais respondem aos carregamentos segue um
modelo similar (PRIETTO 2004) Estudos recentes revelam que o
comportamento do solo artificial (artificial bonded soil) pode ser muito
similar aos de solos residuais e rochas brandas (MACCARINI 1987)
As cimentaccedilotildees poderatildeo ocorrer tanto nos solos sedimentares
quanto nos residuais poreacutem nos solos sedimentares as cimentaccedilotildees natildeo
estatildeo relacionadas com as estruturas reliquiacuteares da rocha matildee Logo as
cimentaccedilotildees podem resultar de deposiccedilatildeo de substacircncias com poder
cimentante entre os contatos intergranulares de cristalizaccedilotildees
recristalizaccedilotildees formaccedilatildeo de novos minerais ou de complexas ligaccedilotildees
quiacutemicas entre materiais residuais da rocha matildee ou transportados que
coexistam em seu entorno (MITCHELL 1972) Por outro lado nos
solos residuais as cimentaccedilotildees satildeo vinculadas aos resquiacutecios de
estruturas reliquiares da forte coesatildeo ou coerecircncia da rocha matildee
decomposta e desintegrada por agentes de intemperismo naturais
(SANGREY 1972) Por isso para os solos residuais a formaccedilatildeo das
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas eacute muito mais complexa e poderaacute estar
associada tanto agrave formaccedilatildeo de novos minerais como as precipitaccedilotildees
em geral (MITCHELL 1973) Acredita-se que as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas ocorram em um sistema submetido a um campo de tensotildees em
65
condiccedilotildees de equiliacutebrio (ATKINSON 1993) Em seguida com o passar
do tempo estas substacircncias depositadas poderatildeo cristalizar recristalizar
e envelhecer devido a reaccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas aceleradas por mudanccedilas
de pressatildeo umidade temperatura aumentando cada vez mais e
continuamente o grau de ligaccedilatildeo entre as partiacuteculas (MITCHELL
1973) Por isso o processo das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas natildeo eacute
contiacutenuo inclusive depois de revertido poderaacute parte do mesmo ser
restaurado por processos como a cicatrizaccedilatildeo e a tixotropia Por isso eacute
uma variaacutevel dependente das condiccedilotildees climaacuteticas geograacuteficas e da
histoacuteria geoloacutegica da crosta terrestre (GUERRA GUERRA 1997)
As estruturas cimentantes satildeo compostas e possuem
principalmente como agentes cristalizantes os cimentos silicosos
calcaacuterios e ferruginosos com a presenccedila principal do carbonato de
caacutelcio e da siacutelica (Figura 18) Outros agentes cimentantes ocorrem como
os oacutexidos hidroacutexidos e carbonatos de ferro alumiacutenio magneacutesio titacircnio
baacuterio em forma de cloretos sais e sulfatos aleacutem da combinaccedilatildeo com
metais alcalinos como o potaacutessio soacutedio e o liacutetio (MITCHELL 1974)
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)
Abaixo segue breve discussatildeo sobre alguns agentes de
cimentaccedilotildees naturais especificando o agente fiacutesico-quiacutemico natural de
funccedilatildeo agregadora principal citando alguns pesquisadores que trataram do assunto
- Calcaacuterios devido ao cimento Calcaacuterio 3CaCO quimicamente
satildeo muito reativos e dissolviacuteveis depositam-se e desagregam-se
66
facilmente formando cimentaccedilotildees fracas (COOP ATKINSON 1993
FOOKES VAUGHAN 1986 FOOKES 1988)
- Silicosos devido ao cimento silicoso 32OSi formam solos
com coloraccedilatildeo amarelada e que possuem estado intermediaacuterio de
estabilidade fiacutesico-quiacutemico (CLOGH SITAR BACHUS 1981
MITCHELL SOLYMAR 1984 OrsquoROURKER CRESPO 1988)
- Ferruginosos e metaacutelicos devido ao cimento
metaacutelico 3232 OAlOFe eacute o mais resistente dos agentes
proporcionando uma cimentaccedilatildeo forte e boa resistecircncia agrave erosatildeo
portanto com pouca alterabilidade fiacutesico-quiacutemico eacute muito comum nos
perfis residuais tropicais (SANGREY 1972 LEROUEIL VAUGHAN
1990)
- Conecccedilotildees por pontes de silico-aluminatos (SANGREY 1972
MENDONCcedilA 1990)
- Organo-bioloacutegicos (carbono) aacutecidos orgacircnicos e o plasma
argilo-huacutemico por exemplo inclusive formando complexa misturas
minerais (BJERRUM 1967 MITCHELL 1976)
Na Figura 19 estatildeo ilustradas algumas microfotografias de
agentes cimentantes artificiais como ilustraccedilatildeo
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilatildeo devida agrave
calcita em (b) devida agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)
Um exemplo de estruturaccedilatildeo complexa foi dado por Casagrande
(1932) cuja ilustraccedilatildeo segue na Figura 20
67
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)
Nos solos residuais de granito ocorrem cimentaccedilotildees originadas
por agentes de ligaccedilotildees complexas entre metais e o siliacutecio que neste
caso formam cimentaccedilotildees meacutedias agrave fracas em uma ampla faixa de
densidade e porosidade com composiccedilatildeo quiacutemica mineraloacutegica diversa
Na grande maioria dos casos praacuteticos a coesatildeo verdadeira dos solos
estruturados de origem residual graniacutetica eacute devida a complexa interaccedilatildeo
entre os modos baacutesicos de atuaccedilotildees simultacircneas dos processos residuais
e da deposiccedilatildeo de agentes aglutinantes por transporte (SAXENA
LASTRICO 1978)
Denomina-se de estruturaccedilatildeo (structure) de um solo o efeito
conjunto das ligaccedilotildees entre partiacuteculas devidas aos agentes cimentantes e
adesivos (bonding) e do efeito do arranjo e distribuiccedilatildeo espacial
intergranular (fabric) que por sua vez eacute funccedilatildeo da densidade
embricamento entrosamento e do intertravamento entre partiacuteculas
(packing) de um solo pioneiramente definido por Mitchell (1976)
Segundo os morfologistas a estrutura diz respeito agrave agregaccedilatildeo de
partiacuteculas formando aglomerados que se separam segundo planos
adjacentes naturais de fraqueza considerando como unidades de organizaccedilatildeo os agregados (pedes) o fundo matricial e os caracteres
pedoloacutegicos
68
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974)
Legenda
Uniotildees fracas a) Dispersa e floculada b) Agregada poreacutem
desfloculada Uniotildees fortes c) Superfiacutecie e aresta floculada mas
dispersa d) Aresta com aresta floculada mas dispersa e) Superfiacutecie e
aresta floculada e agregada f) Aresta com aresta floculada e agregada
g) Superfiacutecie e aresta com aresta e aresta floculada e agregada
Devem-se separar os efeitos das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas e das
associaccedilotildees entre conjuntos de partiacuteculas (Figuras 21 e 23) As ligaccedilotildees
entre partiacuteculas (Figura 21) formam o que denominamos de
microestruturaccedilatildeo correlacionada ao iacutendice de vazios do solo e a
permeabilidade meacutedia da massa de solo Por outro lado as ligaccedilotildees
arranjos entrelaccedilamentos e ramificaccedilotildees entre grupos (Figura 23)
formam o que denominamos de macroestrutura associada agrave porosidade
natural do solo e a permeabilidade de fronteira (MITCHELL 1973) Por
isso os efeitos do arranjo espacial do arcabouccedilo soacutelido ainda se
subdividem em macroestrutura (macrofabric) que satildeo as
heterogeneidades estratificaccedilatildeo fissuras descontinuidades em geral
que formam poros muitas vezes visiacuteveis a olho nu e microestrutura
(microfabric) que satildeo as descontinuidades e heterogeneidades que precisam ser estudadas com o uso das lentes microscoacutepicas (COLLINS
MCGOWN 1974)
69
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Adaptado de
Cruz (1996)
70
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura
Fonte Adaptado de Collins e MCGown (1974)
Portanto um solo cimentado (bonded soil) eacute um solo sensiacutevel onde a
estrutura intriacutenseca natural ou artificial (structure = bonding + fabric) se
encontra preservada ou pelo menos parcialmente (BURLAND 1990)
Na Figura 22 ilustra-se um perfil residual caracteriacutestico dos solos
residuais (CRUZ 1996)
Diversos satildeo os fenocircmenos micro e macroestruturais presentes
nos solos residuais de granito os quais condicionam sua resposta
mecacircnica podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade
(Figura 23) a presenccedila de uma matriz silto-argilosa a condiccedilatildeo natildeo
saturada a quebra das cimentaccedilotildees e das partiacuteculas aleacutem da presenccedila de
pequenos blocos de rocha natildeo alterada (MACCARINI 1993)
As cimentaccedilotildees entre partiacuteculas formam estruturaccedilotildees que
poderatildeo formar arcabouccedilos soacutelidos estaacuteveis ou instaacuteveis fortes ou
fracos conforme a natureza quiacutemica e fiacutesica das ligaccedilotildees ocorridas
(INGLES 1962) Na Figura 23 ilustram-se alguns tipos de associaccedilotildees
Os solos colapsiacuteveis e expansiacuteveis por exemplo possuem uma grande
71
parcela das forccedilas de uniotildees entre partiacuteculas devidas agrave coesatildeo aparente e
a agentes instaacuteveis susceptiacuteveis as mudanccedilas no teor de umidade
provocadas por exemplo pela inundaccedilatildeo ou substacircncias reativas agrave
presenccedila de aacutegua por isso encontram-se sobre uma condiccedilatildeo meta-
instaacutevel (MENDONCcedilA 1990)
Ingles (1962) realizou um trabalho incansaacutevel a fim de separar a
verdadeira contribuiccedilatildeo das cimentaccedilotildees sobre as tensotildees efetivas
levando em conta os contatos entre partiacuteculas Propocircs um meacutetodo para
caacutelculo da forccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas aleacutem de uma anaacutelise da
estabilidade estrutural do arranjo do arcabouccedilo soacutelido segundo o aacutebaco
que segue pois a correta interpretaccedilatildeo da estabilidade do solo sobre a
presenccedila da aacutegua reproduz a natureza e a grandeza das forccedilas de uniatildeo
interpartiacuteculas do arcabouccedilo soacutelido de um solo
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilatildeo
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)
72
Figura 25 ndash Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1985) Maccarini (1993) e Reis (2004)
O grau de intemperismo e os efeitos da estruturaccedilatildeo agem
diretamente sobre as propriedades fiacutesicas dos solos residuais que por
sua vez refletem sobre as propriedades de compressibilidade resistecircncia
ao cisalhamento e de permeabilidade (hidraacuteulicas) destes solos
conforme pode ser constatado na Figura 25 a (MACCARINI 1993)
Na Figura 25b Sandroni (1985) utilizando envoltoacuterias obtidas
em testes drenados com amostras indeformadas submersas de solos
residuais do sudoeste do Brasil analisou os efeitos do intemperismo
sobre a resistecircncia ao cisalhamento Observa-se na Figura 25 que a
coesatildeo e o acircngulo de atrito saem de valores relativamente altos na
superfiacutecie decaem no meio do manto residual e voltam a crescer em
direccedilatildeo a rocha matildee O iacutendice de vazios e a compressibilidade diminuem
com a diminuiccedilatildeo do grau de intemperismo (Figura 25) Com o aumento
do teor de feldspato haacute aumento na resistecircncia ao cisalhamento ao
contraacuterio disto o teor de mica aumenta com o grau de intemperismo
diminuindo a resistecircncia ao cisalhamento (Figura 25)
Os materiais cimentados fisicamente caracterizam-se por
apresentarem um comportamento de rigidez resistecircncia e porosidade superiores quando comparados com os mesmos poreacutem que tenham sido
submetidos ao simples processo de deposiccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou
desestruturaccedilatildeo (MACCARINI 1993) Portanto quando os solos
estruturados satildeo submetidos a algum efeito fiacutesico ou quiacutemico como um
73
carregamento por exemplo que destrua suas cimentaccedilotildees estes tendem
a passar de um estado estruturado para um estado desestruturado assim
sendo fisicamente para termos de resistecircncia ao cisalhamento estes jaacute
natildeo seratildeo mais o mesmo material Na Figura 26 ilustra-se a mudanccedila de
estado devido agrave quebra das cimentaccedilotildees
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees
Fonte Atkinson (1996)
Ressalta-se que o estado de tensotildees da regiatildeo em amarelo da
Figura 26 soacute pode ser alcanccedilado devido aos efeitos das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas (ATKINSON 1996) O comportamento estruturado
acima da CSL alcanccedilando o estado de pico com posterior quebra das
cimentaccedilotildees que estruturavam os solos e a migraccedilatildeo das tensotildees ateacute o
regime estacionaacuterio residual sobre a linha de estados criacuteticos (CSL) eacute
visualizado na Figura 26
Vargas (1953) foi pioneiro em pesquisas sobre solos residuais e
denominou esta tensatildeo que limita a quebra das cimentaccedilotildees de tensatildeo
de cedecircncia (yield stress) que pode ser visualizada no ponto A da
Figura 26
233 O comportamento geo-mecacircnico
Estudos modernos indicam que esta tensatildeo de cedecircncia eacute mobilizada no campo das pequenas deformaccedilotildees Poulos e Davis
(1974) seguido por Atkinson (1996) estudaram materiais cimentados
de diversas origens confirmando que de uma forma geral para
deformaccedilotildees menores do que 1 as cimentaccedilotildees satildeo totalmente
removidas Jardine Symes e Burland (1984) indicaram em suas
74
pesquisas que para valores de tensatildeo menor do que a tensatildeo de cedecircncia
(yield point) os solos cimentados tendem a ser muito riacutegidos sendo que
pequenas deformaccedilotildees na ordem de 01 mobilizam a tensatildeo de
cedecircncia (JARDINE POTTS FOURIE BURLAND 1986
ATKINSON 1996)
Uma das primeiras tentativas em separar os efeitos da coesatildeo por
cimentaccedilotildees e o acircngulo de atrito interno sobre o mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento dos solos estruturados foi agrave de
Schmertmann e Osterberg (1960) em um trabalho muito interessante
Utilizando solos cimentados os autores estudaram o espaccedilo tensatildeo-
deformaccedilatildeo e depois de diversos ensaios mecacircnicos separaram estes
solos em trecircs grupos de curvas conforme a Figura 27 (grupos I II III)
Observa-se na Figura 27 a distribuiccedilatildeo entre o atrito e as cimentaccedilotildees
sobre a mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento Segundo os autores
a curva I (Figura 27) desenvolve-se inicialmente com um
comportamento riacutegido e elaacutestico quebrando cimentaccedilotildees ateacute a
formaccedilatildeo da tensatildeo de cedecircncia no pico da curva onde apoacutes ocorre a
plastificaccedilatildeo do material eacute a que melhor representa os solos
estruturados Ateacute a tensatildeo de cedecircncia (yield stress) a resistecircncia ao
cisalhamento eacute governada pelas cimentaccedilotildees apoacutes passa gradualmente
este domiacutenio para o acircngulo de atrito interno respectivamente
desestruturando o arcabouccedilo soacutelido (ATKINSON BRANSBY 1978
LEROUEIL VAUGHAN 1990)
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Adaptado de Maccarini (1992)
75
O comportamento da curva e a rigidez dos solos dependem do
tipo e do niacutevel de tensotildees aplicadas a quebra das cimentaccedilotildees poderaacute
ser ocasionada por tensotildees isotroacutepicas (confinantes) ou anisotroacutepicas
(cisalhantes) (ZIENKIEWICZ TAYLOR 1994)
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)
76
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)
77
Comparaccedilotildees entre estados estruturados e desestruturados com o
mesmo teor de umidade e iacutendice de vazios inicial foram feitas por
Bishop e Henkell (1951) Autores como Schofield e Wroth (1968)
Houlsby (19811982) Burland (1990) e Atkinson (1996) analisaram os
efeitos da estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido atraveacutes da curva normal
intriacutenseca do solo Mais recentemente a medida indireta da resistecircncia agrave
traccedilatildeo obtida pelo ensaio de compressatildeo diametral tornou-se muito
satisfatoacuteria para mediccedilotildees da coesatildeo (SANGREY 1972 MACCARINI
1987) Outra estimativa muito usual eacute obter a envoltoacuteria de ruptura
utilizando o ensaio de cisalhamento direto para os solos estruturados
nas condiccedilotildees naturais e inundadas removendo por tanto os efeitos da
coesatildeo aparente Exemplificando as Tabelas 4 e 5 trazem uma siacutentese do
trabalho de alguns pesquisadores A Tabela 6 traz uma siacutentese da
pesquisa de Higashi (2006) Ainda na Tabela 4 Higashi (2006)
sintetizou os trabalhos de Davison Dias (1987) Dias e Gheling (1983)
Bastos (1991) Raimundo (2002) Bevilaqua (2004) Santos (2007) que
utilizaram o ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees naturais e
inundados para solos residuais derivados do clatilde graniacutetico da regiatildeo sul
do Brasil
Outro aspecto importante diz respeito agrave condiccedilatildeo natildeo saturada
dos materiais estruturados Tentar-se-aacute fazer uma abordagem superficial
sobre este fenocircmeno Simplificadamente a aacutegua dos solos subdivide-se
em livre e retida Com a secagem dos solos a aacutegua livre eacute transportada
dos vazios por evaporaccedilatildeo ou gravidade poreacutem a aacutegua retida permanece
aderida agraves partiacuteculas devido agraves forccedilas capilares e eletroquiacutemicas
(SCHREIMER 1988) Na proporccedilatildeo que o solo continua secando
ocorre uma tendecircncia de contraccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e a aacutegua por
sua vez tem a tendecircncia em ocupar os menores vazios assim
diminuindo cada vez mais o raio dos meniscos capilares na interface ar-
aacutegua consequentemente deixando a aacutegua cada vez mais aderida agraves
partiacuteculas Estes efeitos aumentam continuamente enquanto o teor de
umidade diminui e interferem de forma significativa na liberdade de
movimento do arcabouccedilo soacutelido acabando por ldquoprenderrdquo as partiacuteculas
soacutelidas umas agraves outras equivalendo-se a uma ligaccedilatildeo interpartiacuteculas
(CRUZ 1996) Este complexo sistema de interaccedilatildeo ocasiona o que
denominamos de coesatildeo aparente Estes efeitos satildeo reduzidos a valores
muito pequenos com a entrada da aacutegua nos vazios portanto eacute um estado
temporaacuterio e natildeo deve ser computado como um mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento verdadeiro e permanente dos solos Nos
solos residuais de granito a macroestrutura eacute muito sensiacutevel agrave presenccedila
de aacutegua e poderaacute desagregar raacutepida e bruscamente na presenccedila desta
78
Este fenocircmeno eacute muito complexo e um tanto ainda desconhecido
dependente de muitas variaacuteveis como a entrada do ar no sistema e os
agentes fiacutesico-quiacutemicos e termodinacircmicos como observar-se na Figura
29 Muitos trabalhos relevantes foram realizados como por exemplo os
trabalhos de Fredlund e Morgenstern (1977)
Para Cruz (1996) os solos natildeo saturados satildeo regidos pelo excesso
de tensatildeo sobre a tensatildeo do ar )( aru as tensotildees que ocorrem nas
aacutereas de contato ( verdadeiro ) e a accedilatildeo da succcedilatildeo matricial )( aacuteguaar uu
( u ) rarr )( tgc 1 e 2
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2)
Fonte Terzaghi Peck Mesri (1996)
Figura 28 ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a
pressatildeo no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua
Fonte Cruz (1996)
Cruz (1996) na Figura 28 traz uma associaccedilatildeo das tensotildees
desenvolvidas em solos natildeo saturados sintetizando autores como
Bishop et al 1964 Vaughan 1973 Sherard 1981 apud VAUGHAN
1990 Muitas equaccedilotildees foram propostas para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento dos solos natildeo saturados partindo de Bishop
(1959) que por sua vez emanou dos princiacutepios das tensotildees efetivas de
79
Terzaghi (1923) e da equaccedilatildeo de Mohr-Coulomb Abaixo se
exemplificam as duas hipoacuteteses
)( Waa uuu rarr tan))(( waa uuuc
3 e 4
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4)
Fonte Bishop Alpan Blight Donald (1960)
Onde
Tensotildees normais efetivas
Tensotildees normais totais
u Tensotildees neutras ou poro-pressatildeo
Paracircmetro dependente do grau de saturaccedilatildeo da amostra
au Tensatildeo no ar
wu Tensatildeo na aacutegua
)( wa uu - Succcedilatildeo matricial (FREDLUND MORGENSTERN 1977)
- Acircngulo de atrito interno do solo nas condiccedilotildees efetivas
Observa-se que solos ressecados em geral trincam e neste caso
a resistecircncia da massa deste solo fissurado deve ser considerada sobre
outro enfoque fiacutesico (CRUZ 1996)
Figura 29ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Adaptado de Fedlund e Rahardjo (1993)
80
Muitos modelos fiacutesicos teoacutericos tecircm sido elaborados na tentativa
de explicar o complexo mecanismo de resistecircncia ao cisalhamento e
compressibilidade do arcabouccedilo soacutelido dos solos estruturados
Parece que todos os modelos modernos originam-se da
interpretaccedilatildeo preconcebida de Vargas em 1953
Vargas (1953) brilhantemente chamou atenccedilatildeo sobre a
importacircncia da accedilatildeo das forccedilas de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas nos
solos Concluindo que diferentemente das argilas sedimentares preacute-
adensadas em que o estado de preacute-adensamento estaacute correlacionado
diretamente agrave histoacuteria de tensotildees das mesmas os solos residuais
estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas apesar de se encontrarem
num estado similar ao preacute-adensado sedimentar possuem uma notaacutevel
diferenciaccedilatildeo pois o seu estado de preacute-adensamento natildeo possui ligaccedilatildeo
direta com a histoacuteria de tensotildees mas sim com as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas (estruturaccedilotildees) Por isso para os solos residuais estruturados
Vargas (1953) denominou a tensatildeo de preacute-adensamento destes de
tensatildeo de preacute-adensamento virtual
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)
Devido agrave tensatildeo de preacute-adensamento estes solos apresentam
tensotildees efetivas maiores do que a tensatildeo efetiva promovida pelo
81
confinamento esperada devido ao peso proacuteprio dos solos acima deste
ponto conforme se pode observar na figura 30 que traz dados da
pesquisa de Maccarini (1980) Apesar deste progresso no entendimento
da compressibilidade dos solos estruturados ainda existem muitas
lacunas em aberto e o processo real ainda natildeo estaacute totalmente entendido
pela engenharia atual (BRESSANI 1990)
Experimentalmente muito do exposto sobre compressibilidade
estaacute confirmado Para a compressibilidade a mesma lei ou seja a teoria
do adensamento de Terzaghi (1925) que governa as argilas
sedimentares eacute vaacutelida para os solos residuais Aparentemente as curvas
de compressibilidade dos solos residuais satildeo semelhante aacutes curvas de
argilas sedimentares (MACCARINI 1993)
Na Tabela 7 segue os ensaios de compressatildeo axial confinada
(ensaio de adensamento) e os valores da tensatildeo de preacute-adensamento
virtual determinada pelo meacutetodo de Pacheco Silva (ABNT 1990) e dos
iacutendices de compressatildeo e de recompressatildeo para solos residuais de
granito da regiatildeo sul do Brasil sintetizados por Higashi (2004)
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)
Maccarini (1987) no Imperial College (UK) realizou ensaios
com solos artificiais composto por quartzo caulim queimado a 1100˚C
e como agente ligante uma lama de caulim natural aquecido em
82
diversas temperaturas com tempos variados controlando a porosidade e
o grau de cimentaccedilotildees com teacutecnicas especiacuteficas assim natildeo dependendo
das complicaccedilotildees de amostragem e uniformidade de amostras naturais
Realizou uma campanha de ensaios compostas por compressotildees
uniaxiais natildeo confinadas diametrais e triaxiais submetendo os solos a
carregamentos nos campos isotroacutepicos e anisotroacutepicos visando mapear
os pontos de quebra das cimentaccedilotildees separar os efeitos da porosidade
da componente de ligaccedilatildeo do grau e da degradaccedilatildeo do agente
cimentante
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)
83
Entretantos aspectos em sua pesquisa avistou dois pontos
caracteriacutesticos ldquofirst bond yield line and second or final bond yield
linerdquo o primeiro marcava o iniacutecio da quebra das cimentaccedilotildees e o
segundo a destruiccedilatildeo total destas Por sua vez estes pontos separavam o
espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo em trecircs regiotildees distintas (I II e III)
A Tabela 8 traz uma siacutentese da anaacutelise das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees A primeira caracterizada por todas as cimentaccedilotildees estarem
intactas a segundo intermediaacuteria caracterizada pela mudanccedila de
mecanismo devido agrave quebra gradual das cimentaccedilotildees e
concomitantemente mobilizaccedilatildeo do acircngulo de atrito e a terceira com
todas as cimentaccedilotildees destruiacutedas
Vaughan (1985) e Maccarini (1987) com estas conclusotildees
experimentalmente abriram espaccedilo traccedilando o caminho para que
diversos pesquisadores mundo a fora formulassem hipoacuteteses e modelos
fiacutesicos para os solos estruturados
Entre tantas hipoacuteteses se descreveraacute sucintamente os dois
principais modelos atuais aplicados para analises de solos estruturados
o modelo de Leroueil e Vaughan (1990) para compressibilidade e o
modelo de Coop e Atkinson (1993) para tensotildees e deformaccedilotildees
Leroueil e Vaughan (1990) utilizaram areais artificiais
cimentadas por carbonato de caacutelcio fazendo uso de diversos ensaios de
compressatildeo isotroacutepica e compressatildeo confinada para estudo das relaccedilotildees
entre tensotildees e deformaccedilotildees concomitantemente cruzando dados
obtidos para os solos naturalmente cimentados com outros solos
artificialmente cimentados identificaram no espaccedilo tensatildeo meacutedia e
iacutendice de vazios dois espaccedilos caracteriacutesticos e diferenciados para um
mesmo solo comum aos solos artificiais e naturalmente estruturados
como ilustrado na Figura nuacutemero 31
O espaccedilo possiacutevel agrave estrutura eacute visualizado pela regiatildeo hachurada na
Figura 31 onde os solos estatildeo sobre influecircncia das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e da tensatildeo de preacute-adensamento virtual e o espaccedilo
desestruturado possiacutevel a todos os estados estruturais onde jaacute natildeo
existem mais influecircncias das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (Figura 31)
84
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturados
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios e
Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)
Ainda na Figura 31 eacute possiacutevel visualizar a linha de compressatildeo que
separa as duas regiotildees e o ponto Y que eacute a tensatildeo de cedecircncia que por
sua vez eacute correspondente agrave tensatildeo de preacute-adensamento virtual (CRUZ
1996)
Coop e Atkinson (1993) utilizando ensaios de cisalhamento e
compressatildeo triaxial estudaram a relaccedilatildeo entre tensotildees e deformaccedilotildees de
materiais naturalmente cimentados e concluiacuteram que esta relaccedilatildeo eacute
dependente fundamentalmente do estado inicial do material em relaccedilatildeo agrave
curva de plastificaccedilatildeo e agrave linha de estado criacutetico no estado estruturado
Com base nisso idealizaram um comportamento para os solos com
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas dividindo seu comportamento em trecircs
classes de niacuteveis principais com relaccedilatildeo agrave linha de estado criacutetico e a
curva de plastificaccedilatildeo como ilustrado na Figura 32
A primeira classe (1 na Figura 32) delimita o comportamento dos
solos em que o cisalhamento se daacute como se o solo natildeo fosse cimentado ou seja a tensatildeo efetiva aplicada eacute tatildeo alta que ultrapassa o limite de
resistecircncia proporcional (yield point) superando tambeacutem a tensatildeo de
cedecircncia plastificando o material durante a compressatildeo isotroacutepica
tambeacutem denominado de fabric-dominated
85
A segunda classe (2 na Figura 32) acontece para um estado de
tensotildees efetivas intermediaacuterio no qual a quebra das cimentaccedilotildees se daraacute
durante o cisalhamento concomitantemente com a mobilizaccedilatildeo gradual
do atrito e a partir do ponto de plastificaccedilatildeo a resistecircncia seraacute
governada pelo atrito entre as partiacuteculas pois a colaboraccedilatildeo da
cimentaccedilatildeo eacute muito pequena A curva tensatildeo deformaccedilatildeo caracteriza-se
inicialmente por um pronunciado regime elaacutestico seguido por ponto de
plastificaccedilatildeo
Na terceira classe (3 na Figura 32) o material eacute cisalhado a
baixos niacuteveis de tensatildeo efetiva em relaccedilatildeo ao grau das cimentaccedilotildees que
agora governa seu comportamento e a relaccedilatildeo tensatildeo e deformaccedilatildeo eacute
pronunciada pela formaccedilatildeo de acentuada tensatildeo de pico tambeacutem
denominado material bonding-dominated
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson 1993 a) Trajetoacuteria
de tensotildees b) Espaccedilo tensotildees-deformaccedilotildees Fonte Coop e Atkinson
(1993)
Estudos recentes revelam que o aumento das cimentaccedilotildees ou das
tensotildees confinantes aumenta a resistecircncia ao cisalhamento dos solos e
estatildeo associadas agrave formaccedilatildeo de uma resistecircncia de pico bem definida
aumentando agrave tendecircncia agrave fragilidade rigidez e que por outro lado
diminuem a dilataccedilatildeo e a tendecircncia ao excesso de poro-pressatildeo negativa
(HAERI HAMIDI ASGHARI HOSSEINI TOLL 2005)
Prietto (2004) confirmou o que Sangrey (1972) e Vaughan (1988) jaacute haviam observado em partes depois de uma campanha de ensaios de
compressotildees e triaxiais seguido de anaacutelises estatiacutesticas sobre uma
grande quantidade de ensaios jaacute realizados pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul ao longo dos uacuteltimos anos concluiu que o
comportamento fraacutegil e riacutegido observado para tensotildees de confinamento
86
baixa muda de forma gradual para duacutectil e plaacutestico agrave medida que as
tensotildees confinantes aumentam Que de uma forma geral o
comportamento tensatildeo-deformaccedilatildeo de um solo cimentado pode ser
descrito como sendo inicialmente muito riacutegido e linear ateacute o ponto de
plastificaccedilatildeo (yield surface ou yield locus) que eacute bem definido a partir
do que o solo experimenta deformaccedilotildees plaacutesticas crescentes ateacute a
ruptura que ocorre de modo fraacutegil O comportamento poacutes-pico sugere a
existecircncia de estado uacuteltimo onde a tensatildeo desvio e a deformaccedilatildeo
volumeacutetrica se tornam estaacuteveis com a deformaccedilatildeo axial (PRIETTO
2004)
234 A anisotropia e a heterogeneidade
A anisotropia eacute um fenocircmeno que faz com que as caracteriacutesticas
intriacutensecas e essenciais de algum material dependam da direccedilatildeo em que
ocorrem as propagaccedilotildees de determinado fenocircmeno fiacutesico
Obviamente pode-se imaginar que haacute uma relaccedilatildeo direta entre
anisotropia e heterogeneidade
O conceito de heterogeneidade denota por si proacuteprio o
significado da mecacircnica do natildeo contiacutenuo (descontiacutenuo) que estuda o
comportamento da massa de um material que eacute composto por partes de
diferente natureza sendo sobre certo ponto de vista uma perfeita
descriccedilatildeo para os solos residuais que por isso resiste e comporta-se de
maneira desuniforme (MELLO 1973)
Casagrande e Carrilho (1944) distinguiram dois tipos de
anisotropias A anisotropia inerente que ocorre devido agraves caracteriacutesticas
preferenciais de orientaccedilatildeo das partiacuteculas e de seus constituintes durante
a formaccedilatildeo do solo E a anisotropia induzida que se deve agraves causas
fiacutesicas transformadoras da estrutura original que atuaram e atuam no
solo durante sua histoacuteria geoloacutegica Para os solos sedimentares a
anisotropia eacute vinculada a sua formaccedilatildeo e histoacuteria de tensotildees por outro
lado para os solos residuais a anisotropia estaacute vinculada agrave configuraccedilatildeo
herdada pela rocha matildee (REIS 2004)
Maccarini (1980) valendo-se de ensaios de cisalhamento direto
analisou em laboratoacuterio as caracteriacutesticas anisotroacutepicas de um solo
residual gnaacuteissico jovem do campo experimental da PUCRJ Os ensaios
foram realizados com solo na umidade natural o acircngulo entre a
superfiacutecie de ruptura induzida e os planos de xistosidade do solo (β)
foram fixados em 0˚ 45˚ ou 90˚ A Tabela 9 mostra os valores de
coesatildeo e acircngulo de atrito encontrados para os diferentes valores de (β)
87
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)
O autor conclui que os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento natildeo
foram significativamente afetados e que houve deformaccedilotildees na ruptura
menores nas direccedilotildees das xistosidades (MACCARINI 1980)
Seguindo uma tendecircncia outros muitos pesquisadores como Reis
(2004) Reis e Azevedo (1999) Pastore (1992) Maciel (1991) Costa
Filho e De Campos (1991) Vaughan e Kwan (1984) Houmlek (1983)
Maccarini (1980) Donath (1964) acharam mais comportamento
isotroacutepico do que anisotroacutepico nas massas de solos analisadas somente
encontrando significantes anisotropias nos solos residuais de granito e
gnaisse no que se refere agrave componente ligada ao intercepto coesivo
Estes solos por possuiacuterem uma aparecircncia heterogecircnea nos
induzem a achar tambeacutem que satildeo anisotroacutepicos o que natildeo se confirmou
experimentalmente pelos menos para os solos residuais oriundos do clatilde
graniacutetico brasileiro
Abaixo segue alguns dados ilustrativos de diversos autores que
procuraram comportamentos anisotroacutepicos conforme as xistosidades
estratificaccedilotildees e o grau de intemperismo dos solos residuais de gnaisses
e granitos (Tabelas 10 11 12e 13)
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho e De Campos (1991)
88
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)
Tabela 12 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)
89
Tabela 13 ndash Siacutentese dos resultados obtidos comparando as
propriedades da massa de solo com um plano de fraqueza composto por
material argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)
Partindo da presunccedilatildeo de que os solos residuais tendem a preservar a
estrutura reliquiar herdada da rocha matriz podemos entatildeo dizer que a
heterogeneidade presente em tais solos seraacute reflexo direto da
heterogeneidade da rocha matildee Deste pressuposto uma possiacutevel
explicaccedilatildeo aparece pois as rochas sem foliaccedilatildeo ou acamamentos como
os granitos basaltos metabasaltos e argilitos tendem a ser mais
uniformes ou apresentarem nucleaccedilotildees ou blocos mais ou menos
alterados numa massa de solo jaacute desagregada Jaacute os solos derivados de
rochas metamoacuterficas podem apresentar uma heterogeneidade de
comportamento associada agrave xistosidade foliaccedilatildeo bandeamento
composicional etc comuns nos xistos migmatitos folhelhos e
gnaisses ilustramos um exemplo na Figura 33 (PASTORE et al 1994
CRUZ 1996)
90
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz (1996)
Ainda quanto agrave anisotropia induzida Vaughan et al (1988)
afirmou que o efeito de tensotildees preacutevias as quais os solos residuais
tenham sido submetidos durante sua formaccedilatildeo seraacute pequeno pois
segundo o autor haveraacute um descarregamento vertical menor do que o
descarregamento horizontal e durante o intemperismo estes efeitos
anulam qualquer efeito anterior de tensotildees preacutevias estando portanto a
estrutura atual em equiliacutebrio e associada ao seu atual estado de tensotildees
Por outro lado Cruz em 1996 afirma que a dilataccedilatildeo iraacute ocorrer na
direccedilatildeo vertical ficando impedida na direccedilatildeo horizontal devido agrave
liberaccedilatildeo de minerais expansivos durante o processo de intemperismo
ocorrendo agrave tendecircncia do estado de repouso (Ko) aproximar-se do
estado passivo (Kp)
Atenta-se que os autores divergem quanto agrave direccedilatildeo hipoteacutetica do alivio das tensotildees
91
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL
31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem
A abordagem experimental constitui a base soacutelida sobre a qual o
arcabouccedilo conceitual e os modelos constitutivos devem ser construiacutedos
pois permite a identificaccedilatildeo das diferentes variaacuteveis do comportamento
geoteacutecnico e a avaliaccedilatildeo dos seus efeitos relativos isolados e acoplados
sobre as principais propriedades dos materiais tanto para solos
sedimentares quanto para os residuais
A essecircncia da experimentaccedilatildeo eacute a procura pelo modelo
experimental mais realista e representativo de um fenocircmeno em estudo
cujas conclusotildees satildeo fundamentadas na observaccedilatildeo e no raciociacutenio
loacutegico
Por isso satildeo fuacuteteis e cheias de erros as ciecircncias que natildeo nascem
da experimentaccedilatildeo matildee de todo conhecimento (DA VINCI 1452-
1519)
O principal enfoque do trabalho eacute pesquisar solos com coesatildeo
verdadeira proporcionada pela estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido devido
agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Neste sentido os solos residuais
provenientes do clatilde granito abundantes na regiatildeo sul essencialmente
foram uma opccedilatildeo de pesquisa ideal visto a tendecircncia que esta rocha
matildee possui em formar solos residuais granulares sem a presenccedila ou
com uma presenccedila miacutenima de argilo-minerais portanto potencialmente
estes solos seriam capazes de formar os solos que se desejava Na
praacutetica ocorreu um pouco diferente Encontrou-se uma grande
influecircncia da coesatildeo aparente devido a sua condiccedilatildeo natildeo saturada pois
estes solos ocorriam em encostas naturais acima da linha do lenccedilol
freaacutetico Deparou-se tambeacutem com uma presenccedila significativa de argilo-
minerais ao longo do manto residual para as amostras estudadas
Na praacutetica antes de se comeccedilarem os serviccedilos de campo
propriamente ditos procurava-se identificar zonas passiacuteveis de estudos
escolhendo e descartando regiotildees utilizando como principais recursos
Mapeamento de cadastro Geoteacutecnico encontrado em Santos (1997)
Figura 39 paacutegina 99 Figura 38 extraiacuteda do Mapa Geoloacutegico do Estado
de Santa Catarina de 1986 (escala 1500000) paacutegina 98 Mapa
geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina de Caruso Junior escala 1100000
(1993) Utilizavam-se inclusive resultados dos ensaios de cisalhamento
direto jaacute realizados em solos semelhantes como os de Bevilaqua (2004)
92
e os de Dias e Gehling (1985) Ainda para descartar regiotildees onde se teria
a possibilidade de ocorrer solos com valores de coesatildeo aparente
elevada ou alguma outra propriedade indesejada natildeo obstante
seguiram-se algumas recomendaccedilotildees do experiente geoacutelogo e ex-
professor da UFSC Vitor Hugo Teixeira
Alguns criteacuterios de escolha foram estabelecidos como
- Maciccedilos constituiacutedos por solos residuais preservados expostos
em corte haacute pouco tempo pois assim se teriam poucas chances de
alteraccedilotildees em sua estrutura natural
- Rocha matildee pertencente ao clatilde graniacutetico o que daria grandes
chances de se encontrar solos granulares com pouca presenccedila de argilo-
minerais Assim quando se achasse coesatildeo verdadeira na massa de solo
poder-se-ia supor que esta fosse principalmente devida a algum agente
de cimentaccedilatildeo entre as partiacuteculas
- Rocha matildee semelhante para os solos ou pelo menos do mesmo
clatilde graniacutetico assim poder-se-ia comparar e extrapolar dados
- Certa proximidade da Universidade Federal por questotildees de
custo-benefiacutecio
Depois de selecionadas tais regiotildees procuravam-se taludes
escavados haacute pouco tempo visando o miacutenimo de alteraccedilotildees na massa de
solo
Natildeo se teve dificuldades em localizar encostas naturais expostas
haacute pouco tempo agraves intempeacuteries pois haviam ocorrido muitos
deslizamentos devido agraves grandes chuvas que assolaram o estado em
novembro do ano de 2008
Desejava-se tambeacutem que o manto residual de solo fosse
constituiacutedo por materiais com propriedades geoteacutecnicas governantes
variando dentro de uma ampla faixa de valores e que natildeo fossem
constituiacutedos por uma textura grosseira para que natildeo se tornasse inviaacutevel
a moldagem dos corpos de prova em laboratoacuterio portanto se procurava
solos com textura variando de meacutedia a fina sem presenccedila de materiais
grosseiros como pedregulhos e areia grossa Que a coesatildeo fosse
governada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e que natildeo desagregasse
em presenccedila da aacutegua o que foi muito difiacutecil na praacutetica
Das regiotildees exploradas encontraram-se os materiais
compatiacuteveis com o que se desejava em quantidade suficientemente
razoaacutevel para pesquisa somente na regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara
(Figura 37) Natildeo obstante incluiu-se no trabalho como valores
comparativos tambeacutem os dados de pesquisa exploratoacuteria realizada nas
regiotildees rejeitadas como as regiotildees de Florianoacutepolis e Colocircnia Santana
(Figura 37 paacuteg97)
93
O programa de saiacutedas de campo para coleta de amostras foi
realizado durante o periacuteodo de setembro de 2009 ateacute abril de 2010 Os
serviccedilos de campo em geral foram bem dificultosos pois as regiotildees
eram de difiacutecil acesso e as estaccedilotildees muito chuvosas Os ensaios de
laboratoacuterio iniciaram em outubro de 2009 e se estenderam ateacute junho de
2010
A primeira etapa dos serviccedilos foi o procedimento padratildeo de
coleta de material considerando-se todas as premissas expostas acima
escolhiam-se dentro da encosta recentemente exposta lugares onde
visivelmente tinham ocorrido menores perturbaccedilotildees Nestes lugares
para obtenccedilatildeo de material de coleta escavava-se eliminando a capa
superficial com aproximadamente 50cm sujeita as variaccedilotildees
volumeacutetricas devido agraves mudanccedilas no teor de umidade e ao transporte de
materiais devido principalmente agrave erosatildeo agente que atua intensamente
nestes solos inclusive com formaccedilatildeo intensa de voccedilorocas Tambeacutem se
rejeitavam material aparentemente coluvionar ou de outras origens
sedimentares
As amostras deformadas foram coletadas em sacos plaacutesticos
visando ensaios de caracterizaccedilatildeo Amostras indeformadas em forma de
blocos envoltas por sacos plaacutesticos acomodadas em caixas de madeira
cobertas por serragem posteriormente armazenadas dentro da cacircmara
uacutemida visando agrave integridade e representatividade segundo a
preservaccedilatildeo do teor de umidade natural Posteriormente objetivava-se
extrair e moldar destas amostras corpos de prova para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de perda de massa por imersatildeo em aacutegua expansatildeo cisalhamento
direto e compressatildeo diametral Foram coletados em torno de 35 blocos
indeformados com volume cuacutebico aproximado de 15x15x15cm Devido
agraves fracas cimentaccedilotildees de alguns solos houve muitas quebras de blocos e
amolgamentos
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA
94
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9 (direita)
Procurou-se seguir as recomendaccedilotildees teacutecnicas vigentes
conforme a NBR 96041986b NBR 982097 NBR 64571986a BSI
13771975 e ASTM STP 479
Destes 35 blocos foram aproveitados apenas 27 (vinte e sete)
amostras indeformadas O inaproveitamento se deve as chuvas quebra
de blocos choques acidentais objetivos exploratoacuterios e retrabalhos
diversos Nas Figuras 34 e 35 ilustram-se exemplos de amostragem
Ainda em campo fazia-se um preacute-teste inundando uma
pequena amostra de solo em um pote de aacutegua Descartavam-se solos
com desagregaccedilotildees significativas Com este procedimento visava-se
evitar que se coletassem solos extremamente sensiacuteveis a presenccedila de
aacutegua
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)
Devido agrave utilizaccedilatildeo do conceito de perda de massa por imersatildeo
ainda em campo como criteacuterio de seleccedilatildeo das amostras neste momento
se introduz este conceito
Partiu-se do pressuposto de que um solo com cimentaccedilotildees entre partiacuteculas onde o agente cimentante natildeo eacute removiacutevel pela aacutegua pelo
menos em um curto periacuteodo de tempo deveraacute se manter estruturado
mesmo sem tensotildees confinantes ao seu entorno ou quando submerso em
aacutegua como exemplificado na Figura 36 Segundo Maccarini (1996) um
material cimentado deve apresentar uma resistecircncia agrave traccedilatildeo verdadeira
95
mesmo quando a tensatildeo efetiva eacute nula ilustra-se este conceito na Figura
36
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira
Fonte Atkinson (1996)
Assim sendo como natildeo existe normativa de procedimento deste
ensaio utilizando amostras naturalmente estruturadas determinou-se que
os solos que se mantivessem estruturados apoacutes o periacuteodo de 48 horas
imersos ou que pelo menos que se apresentassem com perda de massa
por imersatildeo em aacutegua (PMI) menor do que 10 seriam considerados
materiais possuidores de uma coesatildeo verdadeira significativa e
provavelmente sustentar-se-iam intactos durante os procedimentos dos
ensaios mecacircnicos Estes solos satildeo denominados selecionados Os solos
que desagregavam durante o ensaio eram rejeitados e denominados
como tal Por estas razotildees fazia-se o preacute-teste
Genericamente se poderia supor que os solos selecionados satildeo
possuidores de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas ou de coesatildeo argilo-mineral
significativa De outra forma para os solos rejeitados poder-se-ia fazer
uma tentativa de classificaccedilatildeo separando-os segundo as quatro
principais causas hipoteacuteticas de desagregaccedilatildeo da seguinte forma natildeo
possuem ligaccedilotildees devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas suas partiacuteculas
estatildeo ligadas por forccedilas de outra origem como coesatildeo aparente por
exemplo existe no arcabouccedilo soacutelido alguma substacircncia reativa a
presenccedila de aacutegua possuem cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mas estas satildeo
fraquiacutessimas
Uma avaliaccedilatildeo mais detalhada natildeo faz parte do escopo proposto
pelo trabalho e pode ser encontrado nos trabalhos de Ingles (1962)
assim como em Ingles e Frydmann (1963)
96
33 Os Materiais utilizados na pesquisa
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geo-climaacuteticas das regiotildees em
estudo
As regiotildees escolhidas para estudo se localizam nos municiacutepios
de Florianoacutepolis Satildeo Joseacute e Satildeo Pedro de Alcacircntara no estado de Santa
Catarina Brasil Satildeo as regiotildees 1 2 3 4 e 5 como ilustrado na Figura
37 Mais especificamente Regiatildeo 1 no municiacutepio de Satildeo Pedro de
Alcacircntara Regiatildeo 2 Colocircnia Santana municiacutepio de Satildeo Joseacute Regiatildeo 3
SC-401 primeiro ponto no municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 4 SC
401 segundo ponto municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 5 Pantanal-
Costeira municiacutepio de Florianoacutepolis
As regiotildees de estudo estatildeo contidas ao longo da regiatildeo entre o
planalto basaacuteltico brasileiro e o oceano onde surgem planiacutecies costeiras
combinadas com elevaccedilotildees de ateacute 500 metros de altura denominadas
genericamente de Serra do Mar tambeacutem enseadas baias pontas e ilhas
(BIGARELLA LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Nesta regiatildeo
sobre a placa basaacuteltica interna os derrames de rochas graniacuteticas preacute-
cambrianos cristalinas e as rochas graniacuteticas-metamoacuterficas estatildeo
associados com formaccedilotildees alternantes de rochas sedimentares e
metamoacuterficas de origem e agentes de formaccedilotildees diversos sobre forte
influecircncia das mudanccedilas paleo-climaacuteticas dominada atualmente pelas
condiccedilotildees geofiacutesicas de formaccedilatildeo dos solos residuais (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Esta configuraccedilatildeo geoloacutegica
graniacutetica predomina e se estende pela Serra do Mar ao longo da costa
meridional brasileira desde a regiatildeo de Torres no Rio Grande do Sul
ateacute o Estado do Espiacuterito Santo (VARGAS 1977)
Geologicamente a Ilha de Santa Catarina (Figuras 37 38 e 39)
pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas graniacuteticas
granitoacuteides riolitos associados aos processos de vulcanismos que
representam o Ciclo Tectocircnico Brasiliano cortado localmente por
diques de diabaacutesios de idade Juro-Cretaacutecia provenientes do derrame
basaacuteltico da bacia do Paranaacute sobrepostos por sedimentos recentes
relativos aos eventos terciaacuterios e quaternaacuterios (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985)
O Mapa Geoloacutegico do Estado de Santa Catarina de 1986 (escala
1500000) manifesta-se sobre a formaccedilatildeo desta regiatildeo como sendo um
clatilde graniacutetico denominado geologicamente de PPZγpg Suiacutete Intrusiva
Pedras Grandes (Figura 38) constituiacutedo por granitos sieno-granitos
97
granitoacuteides e agraves vezes meta-granitos e gnaisses com comportamento e
constituiccedilatildeo isoacutetropa e homogecircnea Em geral constituem-se
principalmente pelos seguintes minerais biotita hornblenda anfiboacutelio
piroxecircnios soacutedicos wolframita cassiterita e mica branca
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)
O clima caracteriacutestico das regiotildees em estudo eacute subtropical
uacutemido tambeacutem denominado de clima mesoteacutermico proporcionando
temperaturas agradaacuteveis com meacutedia anual entre 16 a 20˚C com chuvas
bem distribuiacutedas durante o ano e iacutendice pluviomeacutetrico anual meacutedio entre
1250 a 2000mm com picos nos meses de novembro e janeiro atingindo
100 mm mensais em meacutedia sob uma umidade relativa do ar meacutedia de
80
Originalmente predomina as matas e campos intercalados por
mangues Eacute uma regiatildeo muito ventosa principalmente nas estaccedilotildees
intermediaacuterias sendo muito influenciada por mudanccedilas devido a massas
polares
98
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptada do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)
A regiatildeo estaacute contida em uma grande aacuterea urbanizada com
populaccedilatildeo meacutedia de 50-200 habitantes por kmsup2 que parece muito
afetada pelas mudanccedilas climaacuteticas causadas pelo homem nos uacuteltimos
40 anos onde tambeacutem se observam incidecircncias cada vez maiores de
desequiliacutebrios climaacuteticos como mudanccedilas bruscas de temperatura e
fortes ciclones
99
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)
100
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara ndash SPA)
Procurou-se dispor em grupos os solos pesquisados segundo
agrupamentos loacutegicos Para tal tratou-se de agrupaacute-los dentro de suas
regiotildees em famiacutelias usando como criteacuterio de separaccedilatildeo seu aspecto
taacutectil-visual e comportamento caracteriacutestico apresentado Adotou-se
como padratildeo as recomendaccedilotildees contidas na ASTM D3089-041998
NBR 64591984b NBR 64021995 IAEG (1979) e Sistema Unificado
de Classificaccedilatildeo dos Solos (SUCS) adaptado por Casagrande (1948)
Desta forma a seguir percorrem-se todas as regiotildees e solos estudados
Inicia-se com a encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
O municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara pertence agrave regiatildeo da
Grande Florianoacutepolis possui variaccedilatildeo de altitude de 100m (Limite
Leste-Rio Maruim) agrave 805m (limite Oeste-Morro das Antas) sobre
latitude de 27ordm33rsquo13rsquorsquo e Longitude de 49ordm42rsquo37rdquo A via principal de
acesso eacute a estrada estadual SC-407 (Figura 40)
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)
A encosta em estudo eacute constituiacuteda por um talude de solo residual de
rocha graniacutetica (Figuras 41 e 44) situado no centro da cidade de Satildeo
Pedro de Alcacircntara as margens da Avenida Augusto Deschamps que na
sequumlecircncia eacute denominada de SC-407 vizinho agrave edificaccedilatildeo nuacutemero 114
com altura aproximada de 35 metros proveniente de uma encosta que
101
sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de novembro de
2008 inclusive com uma morte e diversos desabrigados As Figuras 41
42 43 e 44 foram utilizadas para estimar a geometria inicial da encosta
antes do deslizamento
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)
102
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005)
103
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr)
Na Figura 43 pode-se visualizar a regiatildeo afetada depois da limpeza e
desimpedimento da avenida central (SC 407) Nas Figuras 42 e 43 eacute
possiacutevel avaliar as dimensotildees iniciais do talude
A regiatildeo de Satildeo Pedro eacute cortada por cursos de aacutegua com
declividade acentuada que provocam processos de sedimentaccedilatildeo sobre
as formaccedilotildees residuais (Figuras 40 41 e 44) No talude em estudo
devido ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa
heterogeneidade e variabilidade de minerais produzindo diversas
coloraccedilotildees tanto verticalmente quanto horizontalmente com muitos
pontos de afloramento de alteraccedilatildeo de rochas (Figura 46 e 47) Natildeo se
sabe qual a designaccedilatildeo geoloacutegica exata desta rocha que gera este perfil
residual Sabe-se que se trata de um granito conforme indicaccedilotildees
geoloacutegicas na Figura 38 e que eacute geologicamente muito parecido com o
granito Ilha que seraacute descrito mais adiante A designaccedilatildeo exata da rocha
natildeo eacute objetivo deste trabalho portanto bastando-se estabelecer uma
correlaccedilatildeo para que se possa extrapolar a praacutetica e a experiecircncia obtidas
na pesquisa (ISRM 1981) Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee
apresentam-se com matriz predominante granular textura grosseira alta rigidez e baixa coesatildeo como se pode observar na Figura 47 para as
amostras A3 e A14 (horizonte C) Por toda a massa de solo de forma
aleatoacuteria ou seja sem orientaccedilatildeo predominante encontram-se
descontinuidades de origem reliquiar da rocha matildee em forma de veios
104
com coloraccedilatildeo escura formando muitas vezes supostos planos de
fraqueza na massa de solo como se observa para as amostras A1 A18
A19 A20 e A21
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal
105
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C
Estas descontinuidades satildeo resiacuteduos de oacutexidos metaacutelicos de
magneacutesio ou manganecircs com presenccedila de ferro segundo observaccedilotildees do
geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira Encontram-se pontos de concentraccedilatildeo
106
com materiais mais coesivos em direccedilatildeo agrave superfiacutecie e presenccedila de
argilo-minerais significativa como na amostra A22 por exemplo Estes
satildeo devidos a concentraccedilotildees isoladas de feldspatos alterados e minerais
claros Com o aumento da profundidade comeccedilam a predominar as
matrizes estruturadas aumentando a rigidez o que era de se esperar
Devido agrave heterogeneidade existem horizontes com predominacircncia de
areias siltosas siltes arenosos e siltes-argilosos de coloraccedilatildeo-vermelho-
rosaacuteceos muito sensiacuteveis agrave aacutegua que dominam o talude como a amostra
A2 por exemplo e que pode ser observada na Figura 46 provavelmente
horizonte C Foram coletadas as seguintes amostras nesta regiatildeo A1
A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24
e A27 conforme croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo ilustrado
na Figura 45
O perfil como um todo eacute muito heterogecircneo como se pode
observar na Figura 46 que exibe o corte realizado para o retaludamento
da primeira banqueta da mesma forma a Figura 47 mostra o cenaacuterio
durante os serviccedilos de escavaccedilotildees para correccedilatildeo da declividade do
talude onde se podem ver os solos ao entorno de alteraccedilotildees de rochas e
matacotildees em uma aacuterea muito heterogecircnea
As amostras apresentam grande variabilidade de minerais sobre
diversos estados fiacutesicos de alteraccedilatildeo como se pode observar nas figuras
e ilustraccedilotildees do texto Os solos que foram selecionados segundo o
criteacuterio de perda de massa por imersatildeo satildeo os seguintes A1 A2 A11
A18 A20 A21 e A22 todos da encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
como se observa na Tabela 14
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1
A seguir faz-se uma breve explanaccedilatildeo sobre as observaccedilotildees
feitas em campo e em laboratoacuterio durante a perda de massa por imersatildeo
e expansotildees das amostras agrupadas por semelhanccedila quando possiacutevel
Os resultados das expansotildees e de outros ensaios encontram-se na Tabela
siacutentese nuacutemero 23 paacutegina 173
A amostra A1 trata-se de um solo classificado como areia
siltosa com pedregulho constituiacuteda por grande quantidade de silte
proacutexima de 35 e pequena de argila (2) Compacta bem estruturada e
natildeo saturada de coloraccedilatildeo predominantemente amarelada horizonte C
com descontinuidades em forma de rajadas escuras conforme se
observa na Figura 48 distribuiacutedas em planos aleatoacuterios Durante a
retirada de amostras apresentava-se bem coesivo inclusive dificultando
107
a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para escavaccedilatildeo Em laboratoacuterio
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) por um
periacuteodo de 48 horas mantendo-se sem desagregaccedilotildees
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo
dos planos aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo natildeo apresentou
expansotildees significativas sendo que foram repetidos trecircs corpos de
prova que por sua vez apresentaram pequenas expansotildees estruturadas
em relaccedilatildeo aos outros solos entorno de 00099-0048 e tempo para
expansatildeo maacutexima variando entre 100-165s Os valores das expansotildees
desestruturadas estatildeo entre 327 e 11040s
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18
A amostra A18 eacute composta predominantemente por silte
arenoso com argila muito semelhante agrave amostra A1 com a presenccedila das
mesmas coloraccedilotildees e estruturas reliacutequiares Poreacutem os planos de
fraqueza aleatoacuterios contidos em sua massa parecem acentuar-se tornam-
se mais escuros e quebradiccedilos talvez mais ativos com relaccedilatildeo agrave amostra
A1 Pode-se observar esta mudanccedila na Figura 49
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C
108
O material que preenche as descontinuidades parece tornar-se
mais quebradiccedilo e ressecado com relaccedilatildeo aos materiais que preenchem
as descontinuidades da amostra A1 transformando-se em um
aglomerado com aspecto pedregulhoso Quando submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo da mesma forma que o A1 permaneceu
estaacutevel por outro lado durante a expansatildeo diferentemente apresentou
uma raacutepida e pequena expansatildeo (5minutos)
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25
A amostra A20 trata-se de um silte arenoso de coloraccedilatildeo
amarela clara onde as rajadas escuras existentes na amostra A1 ainda
estatildeo presentes poreacutem possuem coloraccedilatildeo mais clara parecem
dissolvidas na massa natildeo formando mais planos de fraqueza tatildeo
acentuados observar na Figura 50 Satildeo solos do horizonte C
Durante a retirada de amostras o solo apresentava-se bem coesivo
inclusive dificultando a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para
escavaccedilatildeo durante a amostragem Esta amostra foi submetida ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) inclusive acima do periacuteodo de 48
horas Permaneceu imerso durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
apresentou expansotildees raacutepidas inicialmente que se estenderam ateacute 60
segundos Apesar de pequenas as variaccedilotildees volumeacutetricas permaneceram
ateacute 24 horas apoacutes o inicio do ensaio de expansatildeo Posteriormente agraves 24
horas natildeo houve mais variaccedilotildees volumeacutetricas significativas
Optou-se por analisar conjuntamente a amostra A20 outras
amostras que se retirou de campo para fins exploratoacuterios Estas amostras
eram muito semelhantes taacutetil e visualmente a amostra A20
principalmente no que diz respeito agrave coloraccedilatildeo e distribuiccedilatildeo dos planos
de descontinuidades conforme se pode observar na Figura 50 poreacutem
apresentaram perda de massa por imersatildeo de 100 desagregando Estas
amostras satildeo as amostras A23 A24 A25 Abaixo seguem fotos
ilustrativas (Figura 50)
109
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21
A amostra A21 da mesma forma que a amostra A20 constitui-
se de areia siltosa de coloraccedilatildeo amarela clara e as descontinuidades
continuam presentes poreacutem com coloraccedilatildeo clara (Figura 51) Observa-
se que com a diminuiccedilatildeo da profundidade ocorre mudanccedila de coloraccedilatildeo
no material que preenche as descontinuidades A amostra A21 eacute um solo
do horizonte C De difiacutecil amostragem foi submetida ao ensaio de perda
de massa por imersatildeo (PMI) durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
natildeo apresentou expansotildees significativas durante os primeiros 2
minutos apresentando expansotildees depois deste periacuteodo que se
estenderam lentamente ateacute o dia seguinte (24 horas) Posteriormente agraves
110
24 horas natildeo ocorreram mais variaccedilotildees volumeacutetricas visualmente
significativas
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os
solos A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios
pela massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8 A9
A16 A17 A19 e A27
A amostra A2 trata-se de uma areia siltosa com 25 de argila e
pedregulho fino horizonte C coloraccedilatildeo predominantemente rosa
avermelhado com pequena presenccedila de partiacuteculas de coloraccedilatildeo escura
semelhantes as que existiam nos planos de fratura da amostra A1 poreacutem
agora estas estatildeo muito dispersas na massa do solo natildeo mais
aglomeradas formando planos de fraqueza observar a Figura 52
Durante a retirada das amostras estas se apresentavam moderadamente
coesivas por isso ocorreram muitas quebras de amostras Esta amostra
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) com
valor menor do que 10 apresentando desagregaccedilotildees que se considera
sem significacircncia possivelmente devidas agrave amolgamentos e
imperfeiccedilotildees superficiais da moldagem do corpo de prova ciliacutendrico e
grande sensibilidade
111
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo sobre os planos
horizontais e verticais do corpo de prova as deformaccedilotildees horizontais
foram bem maiores do que as verticais com posterior constacircncia em
180 segundos
A amostra A19 eacute visualmente muito semelhante agrave amostra A2
como se observa na Figura 52 areia siltosa com forte presenccedila de
partiacuteculas de feldspato alterado de coloraccedilatildeo branca quartzo e oacutexidos
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo apresentou
raacutepidas e fortes desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de bolhas e grande
movimentaccedilatildeo com desagregaccedilatildeo total em 1 minuto Quando submetida
ao ensaio de expansatildeo primeiramente apresentou fortes e raacutepidas
variaccedilotildees volumeacutetricas iniciais que depois permaneciam e se
espaccedilavam no tempo finalizando em torno de 22 horas Esta amostra
foi a segunda que mais expandiu perdendo em grandeza para a amostra
A22 poreacutem foi a que mais demorou a expandir Apesar de muito
semelhante agrave amostra A1 este solo apresentou propriedades indesejadas
de fortes desagregaccedilotildees quando submersa em aacutegua por isso natildeo foi
submetido a ensaios mecacircnicos nem avaliaccedilatildeo da anisotropia e
heterogeneidade
As amostras de solo A8 A9 A16 A17 e A27 satildeo areias
siltosas predominantemente granulares com grande quantidade de silte
constituiacutedas secundariamente por areia meacutedia a fina com pouca
presenccedila de areia grossa e pedregulho marcada pela presenccedila de feldspato alterado composta por forte e acentuada coloraccedilatildeo
avermelhada muito semelhante agrave amostra A2 (Figura 53) Os solos com
este tipo de aspecto e texturas visualmente dominam o manto residual
desta encosta ilustra-se esta reflexatildeo com as imagens do talude nas
Figuras 54 55 56 e 57 Apesar de serem pouco coesivos apresentam-se
112
de faacutecil amostragem As amostras A8 e A9 foram submetidas ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando desagregaccedilotildees
raacutepidas e totais Inicialmente durante a imersatildeo em aacutegua pura ocorre
uma desagregaccedilatildeo forte com grande formaccedilatildeo de bolhas
Figura 53 ndash Solo A9
A amostra A9 apoacutes 1 minuto aproximadamente encontrava-se
completamente desagregada As amostras A16 e A17 somente foram
caracterizadas e submetidas agrave perda de massa por imersatildeo
A raacutepida desagregaccedilatildeo e acentuada formaccedilatildeo de bolhas quando
imersos em aacutegua pura indica que a influecircncia da coesatildeo aparente seja
alta neste arcabouccedilo soacutelido Quando submetidas ao ensaio de expansatildeo
sobre o plano vertical apresentaram expansotildees altas quando comparadas
com os solos A1 e A2
Apesar de possuiacuterem variaccedilotildees volumeacutetricas de mesma
grandeza entre si diferem um pouco no tempo de estabilizaccedilatildeo das
mesmas pois a amostra A8 sofreu variaccedilotildees volumeacutetricas
extremamente raacutepidas que por sua vez se completaram em 180s e a
amostra A9 estabilizou suas deformaccedilotildees em 540s
Devido agrave semelhanccedila taacutetil-visual eacute de se esperar que as
amostras A16 e A17 se comportem muito semelhantemente agraves amostras
A8 e A9
113
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao
solo A2 sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo
de Satildeo Pedro de Alcacircntara vista lateral
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central
114
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e A14
As amostras A3 e A14 satildeo areias siltosas que possuem uma
coloraccedilatildeo predominantemente cinza meacutedio a claro de comportamento
fortemente granulares e presenccedila marcante de areia grossa e ateacute
pedregulhos parecendo representantes do horizonte C de textura
115
grosseira muito proacuteximas da rocha matildee como se pode contemplar na
Figura 58 A amostragem foi dificultosa pois se tratavam de solos muito
pouco coesivos por isso ocorriam muitas quebras de amostras durante
sua retirada A amostra A3 foi submetida ao ensaio de perda de massa
por imersatildeo (PMI) apresentando PMI = 42 portanto as desagregaccedilotildees
foram significativas sem formaccedilatildeo de bolhas Por outro lado a amostra
A14 desagregou instantaneamente quando imersa com formaccedilatildeo de
bolhas
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3
A14 e semelhantes ao entorno da rocha matildee
Acredita-se que a ocorrecircncia da desagregaccedilatildeo brusca em geral eacute
provocada pelo fato destes solos de natureza puramente granular apesar
de estarem relativamente proacuteximos da rocha matildee jaacute terem perdido
quase toda a cimentaccedilatildeo reliacutequiar e ao mesmo tempo ainda natildeo
sofreram influecircncia do processo de argilizaccedilatildeo em direccedilatildeo agrave superfiacutecie
Por outro lado quando submetidas ao ensaio de expansatildeo sobre o plano
vertical inopinadamente natildeo apresentaram variaccedilotildees volumeacutetricas
causando surpresa pois era de se esperar um comportamento
semelhante aos jaacute identificados Estes fatos foram comprovados pela
realizaccedilatildeo de mais dois ensaios de expansatildeo para a mostra A3 que por
sua vez confirmaram tal tendecircncia diversa
116
Devido as suas condiccedilotildees indesejadas natildeo foram submetidos
aos ensaios mecacircnicos nem foram avaliadas as condiccedilotildees de
heterogeneidade e anisotropia
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10
A amostra A10 eacute um silte arenoso com argila (17) sem
pedregulho de forte coloraccedilatildeo rubra (vermelha) possuindo um aspecto
bem homogecircneo apesar de ocorrem algumas poucas concentraccedilotildees de
areia grossa agrave meacutedia em forma de lentes em seu interior que muitas
vezes rompem com facilidade durante a amostragem aparecendo
tambeacutem em forma de bolsas parecendo estarem em um grau de
alteraccedilatildeo elevado notam-se tais detalhes na Figura 59 No geral durante
a retirada de amostras apresentavam-se bem coesivas e de faacutecil
amostragem Como estaacute relativamente proacutexima agrave superfiacutecie afigura-se
que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de processos
superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes diversos
em seus vazios por lixiviaccedilatildeo aleacutem de aacutecidos orgacircnicos e plasma
organo-uacutemico proveniente da vegetaccedilatildeo local representante do
horizonte B
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9
(esquerda)
O corpo de prova que foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentou lentas desagregaccedilotildees com
formaccedilatildeo de bolhas ateacute uma desagregaccedilatildeo total onde se reduz
finalmente a pedaccedilos de amostra Quando submetida ao ensaio de
117
expansatildeo apresentou expansotildees significativas de mesma grandeza do
grupo anterior (A9) poreacutem lentas e dispersas no tempo Observou-se
comparando este solo com o grupo anterior que ao aumentar a fraccedilatildeo de
argila na matriz de solo as expansotildees se tornam lentas e dispersas no
tempo o que era de se esperar pois aumentando a fraccedilatildeo argilosa
aumentamos as propriedades vinculadas agrave plasticidade do solo
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11
O solo A11 trata-se de uma argila arenosa com silte de
coloraccedilatildeo vermelha escura sem presenccedila de pedregulhos horizonte B
Possui um aspecto bem homogecircneo e coesivo apesar de algumas
concentraccedilotildees de partiacuteculas de areia meacutedia agrave fina em sua massa
provenientes possivelmente da lenta alteraccedilatildeo de minerais quartzosos
muitas vezes concentradas em regiotildees em forma de lentes ou bolsas em
seu interior proporcionando fraqueza rompendo e dificultando a
amostragem (Figura 60) Foi submetida ao ensaio de perda de massa por
imersatildeo (PMI) natildeo apresentando desagregaccedilotildees Por se encontrar
relativamente proacuteximo a superfiacutecie acredita-se que sua matriz tenha
sofrido fortes efeitos da argilizaccedilatildeo superficial com deposiccedilatildeo de oacutexidos
metaacutelicos e aacutecidos orgacircnicos por lixiviaccedilatildeo
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas
e raacutepidas expansotildees
118
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22
Esta amostra A22 eacute um silte argiloso com areia fina muito
diferente do restante das amostras coletadas no maciccedilo de Satildeo Pedro
Possui um aspecto taacutetil e visual de material bem coesivo discordando
do restante das amostras poreacutem visualmente mantendo alguns traccedilos
mineraloacutegicos em comum coloraccedilatildeo clara tendendo a branca Tais
aspectos podem ser avaliados segundo a Figura 61 Aparentemente
acredita-se que este material seja originado por uma grande
concentraccedilatildeo de feldspatos alterados Possui a maior quantidade de
argila entre todas as amostras estudadas aproximadamente de 29
concomitantemente maior iacutendice de plasticidade igual a 35 Possui
um aspecto de relativa homogeneidade e natildeo apresenta planos de
fraqueza Parece ser um solo intermediaacuterio entre o horizonte B e C
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo
natildeo apresentou desagregaccedilotildees e durante o ensaio de expansatildeo
apresentou uma raacutepida e grande expansatildeo estruturada de 028-065
para um tempo meacutedio de 30 minutos Sua expansatildeo natildeo eacute a mais lenta
poreacutem esta entre as maiores em valor de grandeza entre as amostras
analisadas A expansatildeo desestruturada foi de 469 para 82020s
119
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um talude situado proacuteximo da estrada
que une o distrito de Colocircnia Santana pertencente ao municiacutepio de Satildeo
Joseacute ao municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara proacuteximo agrave edificaccedilatildeo
com nuacutemero 10250 no lugar conhecido como Fundo do Bar do Osni
aproximadamente 10 km da BR 101 com altura estimada em 20 metros
provavelmente proveniente de uma encosta que sofreu antigo
deslizamento
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura
O solo residual eacute proveniente de uma rocha matildee muito
semelhante ao granito encontrado na regiatildeo 1 por estas razotildees o manto
residual existente eacute muito semelhante ao perfil de Satildeo Pedro de
Alcacircntara (Figura 62) O talude eacute muito iacutengreme e erodido Segundo as
descriccedilotildees do geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira o talude eacute constituiacutedo pelos
horizontes B e C de um granito gnaisse grosseiro formando um solo
siacuteltico-areno pouco argiloso avermelhado (horizonte C) e argilo-siltoso
avermelhado (horizonte B)
Este perfil como um todo natildeo se apresentou muito heterogecircneo
apesar de apresentar grande variabilidade de minerais e estados fiacutesicos
de alteraccedilatildeo Trata-se de uma amostra de solo de coloraccedilatildeo
predominantemente vermelho suave com presenccedila de material granular
como pedregulhos podendo ateacute ser denominada de pedregulho arenoso
com silte e pouca argila denominada amostra A5 retirada aacute uma
120
profundidade aproximada de 3 a 4 metros Natildeo apresentou planos de
fraqueza Durante a manipulaccedilatildeo da amostra em laboratoacuterio foi possiacutevel
perceber que apesar de se apresentar bem coesivo parecia
aparentemente desestruturado pois parecia apresentar-se em um estado
de plasticidade que o mantinha pouco resistente ou seja sem rigidez
caracteriacutestica dos solos desestruturados ou sedimentares Foi submetida
ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando
desagregaccedilotildees lentas poreacutem totais Acredita-se que esta amostra
inicialmente em algum momento em sua historia geoloacutegica tivesse sido
possuidora de uma coesatildeo verdadeira alta e representativa poreacutem foi
completamente alterada devida provavelmente ao fato de ser um
coluacutevio derivado de algum antigo escorregamento pois existem fortes
indiacutecios visuais de formaccedilatildeo de superfiacutecies de ruptura antigas por todo
o talude conforme se pode observar na Figura 62 Quando submetida ao
ensaio de expansatildeo natildeo apresentou expansatildeo sendo que consideramos
para este caso um tempo de anaacutelise dobrado de 96 horas
Devido agraves propriedades encontradas natildeo se se realizaram ensaios
mecacircnicos para estes solos nem se avaliaram anisotropia e
heterogeneidade Os valores encontrados para o solo desta regiatildeo
serviram apenas como dados exploratoacuterios e comparativos Por estas
razotildees tambeacutem natildeo se coletou mais amostras nesta regiatildeo
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC 401 que liga o centro da capital ao norte da Ilha
de Santa Catarina com altura meacutedia de 45 metros proveniente de uma
encosta que sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de
novembro do ano de 2008 inclusive com uma morte e fechamento da
rodovia durante semanas com enormes prejuiacutezos Estima-se que o
deslizamento tenha retirado uma massa meacutedia de 15 metros de
espessura sobre a camada atual conforme a Figura 63 O solo residual eacute
proveniente da rocha matildee do clatilde graniacutetico denominado Granito Ilha
muito comum na regiatildeo reconhecido e classificado por Santos em 1997
Apresenta granulaccedilatildeo meacutedia a grosseira Mineralogicamente eacute
constituiacutedo por plagioclaacutesio k-feldspato quartzo e biotita Apresenta
um modelo geomorfoloacutegico de morros altos fortemente dissecados
arcabouccedilo soacutelido estruturado sobre forte influecircncia da coesatildeo aparente
com encostas iacutengremes afloramento de matacotildees intensamente
alterados de coloraccedilatildeo cinza agrave rosaacutecea
121
Santos (1997) enfatiza em seus trabalhos de campo que o
granito Ilha apresenta pouca variaccedilatildeo textural sendo isoacutetropo de
composiccedilatildeo mineraloacutegica homogecircnea ao longo da regiatildeo Poreacutem devido
ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa heterogeneidade
nos horizontes Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee apresentam-se
com matriz predominante granular e alta rigidez Com a diminuiccedilatildeo da
profundidade em pequena escala comeccedilam a predominar as matrizes
coesivas diminuindo a rigidez Devido agrave heterogeneidade existem
horizontes com predominacircncia de areias siltosas siltes arenosos siltes-
argilosos como se pode observar na Figura 63
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais
granulares
122
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva
Nesta regiatildeo coletou-se somente uma amostra visto a hipoacutetese
de que provavelmente somente se encontrariam solos com as
propriedades semelhantes agrave amostra exploratoacuteria coletada denominada
de amostra A12 mostrada em detalhe na Figura 64 retirada da
profundidade aproximada de 3-4 metros Trata-se de uma argila arenosa
com silte de forte coloraccedilatildeo vermelha escura (Figura 66) com aspecto
macroestrutural granular e grosseiro todos representantes do horizonte
C
Apesar de bem coesivo apresentava-se muito rijo e de difiacutecil
amostragem Como aparentemente parece ter se formado proacuteximo a
superfiacutecie parece que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de
processos superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes
em seus vazios O corpo de prova foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentando fortes e raacutepidas desagregaccedilotildees
com formaccedilatildeo de muitas bolhas desagregando totalmente em 12 horas
Devido a sua rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total
seja principalmente devida aos efeitos da coesatildeo aparente Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou expansotildees significativas e
lentas Estas variaccedilotildees volumeacutetricas se estenderam por 39 minutos
Outro aspecto importante observado eacute que durante o tempo em
que esta a amostra permaneceu na cacircmara uacutemida esperando para ser
ensaiada ocorreu uma significativa alteraccedilatildeo em seu teor de umidade
123
inicial em torno de 5 provocando na amostra um enrijecimento
notado durante o manuseio e moldagem dos corpos de prova (Figura
66)
Apesar da grande quantidade de argilo-minerais presentes estes
solos parecem ter propriedades de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito
fracas aleacutem de possuir fortes indiacutecios de que a coesatildeo aparente domina
seu comportamento
Por estas razotildees este solo natildeo foi submetido aos ensaios
mecacircnicos nem avaliaccedilotildees de anisotropia e heterogeneidade sendo que
os valores encontrados para este solo permaneceram como comparativos
e exploratoacuterios
Apesar do exposto esta regiatildeo foi de grande valia para
pesquisa pois a rocha matildee destes solos era a uacutenica que se tinha certeza
da denominaccedilatildeo geoloacutegica correta identificada por Santos em 1996
designado por Granito Ilha Portanto por semelhanccedila poder-se-ia
extrapolar valores referentes agraves outras regiotildees visto a parecenccedila
verossiacutemil desta com as rochas matrizes das outras regiotildees pesquisadas
Na Figura 66 segue ilustraccedilatildeo
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe
124
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC401 aproximadamente 500 metros depois do
grande deslizamento de 2008 lado direito da pista em direccedilatildeo ao norte
da ilha Segundo relatos este talude eacute proveniente de um antigo
deslizamento ocorrido na deacutecada de 80
Visualmente possui uma grande quantidade de materiais
alterados do ponto de vista da estruturaccedilatildeo na grande maioria coluacutevios
sob forte erosatildeo Natildeo se sabe com exatidatildeo a designaccedilatildeo desta rocha
125
como era de se esperar apresenta-se muito semelhante agrave rocha mater da
regiatildeo 3
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma
matriz granular grosseira e riacutegida
Nesta regiatildeo foi somente coletada uma amostra denominada
A13 aproximadamente a 3 metros de profundidade pois se supotildee que
os solos em seu entorno estivessem em mesmas condiccedilotildees da amostra
coletada (Figura 67) Trata-se de uma areia pedregulhosa com
significativa quantidade de silte e argila de coloraccedilatildeo vermelha meacutedia a
escuro aspecto macroporoso e granular grosseiro Apresentando-se
muito riacutegido e de difiacutecil amostragem in loco Parece ser um solo tiacutepico
representante do horizonte C (Figura 68) O corpo de prova foi
submetido ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI)
apresentando raacutepidas desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de muitas bolhas O
arcabouccedilo soacutelido se desfaz em torno de 5 minutos A ascendecircncia da
aacutegua sobre a massa de solo se daacute muito rapidamente Devido a sua
rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total seja
principalmente devida a parcela de coesatildeo aparente e talvez
influenciada pelas alteraccedilotildees no teor de umidade devido agrave amostragem
e pela permanecircncia na cacircmara uacutemida Quando submetida ao ensaio de
expansatildeo apresentou expansotildees pequenas e lentas Estas variaccedilotildees
volumeacutetricas se estenderam por 79 minutos
126
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda
Devido agraves propriedades indesejadas apresentadas pela amostra
A13 os dados obtidos para a mesma foram somente utilizados como
comparativos e exploratoacuterios
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte de aproximadamente 11
metros realizado para a construccedilatildeo de um condomiacutenio em um terreno
situado em Florianoacutepolis na Avenida Deputado Antonio Edu Vieira ao
lado do nuacutemero 122 Como o afloramento rochoso era intensamente
exposto foi utilizado pela construtora escavaccedilatildeo em rocha com uso de
explosivos Esta rocha aflorante eacute um granito de textura equigranular
fina podendo ser enquadrado como pertencente ao clatilde graniacutetico das
outras regiotildees estudadas conforme exemplificado na Figura 66 O
manto residual apresenta granulometria bem dividida uma parte
correspondente agrave fraccedilatildeo grosseira composta por partiacuteculas de quartzo e
feldspatos alcalinos em alteraccedilatildeo com a presenccedila de pedregulhos e
outra parte corresponde agrave fraccedilatildeo siltosa fina composta por plagioclaacutesios
alterados que ainda natildeo se transformaram completamente em argila
caulinizados talvez proporcionando veios esbranquiccedilados palhetas de
muscovita em decomposiccedilatildeo com presenccedila de pouco quartzo e
lixiviaccedilatildeo de oacutexidos de metais (SANTOS 1997) A coloraccedilatildeo dos solos
vai do amarelo ao vermelho
127
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da
estrutura de contenccedilatildeo
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 coberto por lona
preta na Figura 69
128
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7
pertencentes ao horizonte C
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee
Como era de se esperar o perfil como um todo eacute muito
heterogecircneo apresentando grande variabilidade de minerais e estados
fiacutesicos de alteraccedilatildeo
A amostra A4 retirada da profundidade de 3 metros trata-se de um solo areno-silto argiloso de coloraccedilatildeo fortemente amarelada com
rajadas claras tendendo a brancas provavelmente constituiacutedas de
feldspato alterado caracteriacutestica do horizonte B (Figuras 69 e 70)
Durante sua retirada esta se apresentou bem coesiva fato que a anaacutelise
granulomeacutetrica confirmou Sua massa eacute distribuiacuteda sobre placas
129
verticais ou seja planos de fraqueza em forma de capas que
perigosamente se desprendiam durante a amostragem pois o corte era
bem vertical (Figura 70) Acredita-se em uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de
que a formaccedilatildeo destes planos de fratura seja devida aos efeitos da
propagaccedilatildeo das ondas de choque durante as explosotildees para escavaccedilotildees
em rocha que ocorreram em seu entorno Apresentou perda de massa de
50 durante o ensaio PMI Sua desagregaccedilatildeo natildeo eacute imediata eacute lenta
ocorrendo ao longo do periacuteodo de 48 horas Observou-se que as
desagregaccedilotildees iniciam e se propagam exatamente pelos mesmos planos
de fraqueza notados em campo A presenccedila da aacutegua parece expandir
estes planos pois a desagregaccedilatildeo se daacute em forma de blocos Por isso
acredita-se que este solo possuiacutesse uma coesatildeo verdadeira razoaacutevel
antes das obras de escavaccedilatildeo As ondas de choque das explosotildees
provocaram fendas e desestruturaram estes solos em capas ou blocos
provocando micro-fraturas por sua vez enfraquecendo as ligaccedilotildees ao
entorno deste plano facilitando a passagem da aacutegua percolante
desenvolvendo poro-pressatildeo tendendo a separar as fendas por fim
facilitando agraves expansotildees
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita
Outra observaccedilatildeo hipoteacutetica seria a presenccedila de minerais
expansivos na presenccedila da aacutegua agindo conjuntamente com a presenccedila
das fendas o que seria razoaacutevel devido agrave grande presenccedila de feldspato alterado mas que por sua vez soacute poderia ser verificado com certeza
mediante uma analisa quiacutemico-mineraloacutegica A expansatildeo eacute pequena
talvez devido agrave coesatildeo do argilo-mineral que ainda resta intacta aos
efeitos da explosatildeo O valor de expansatildeo se torna constante depois de
130
390 segundos Para este solo excepcionalmente realizamos expansotildees
nas direccedilotildees vertical e horizontal apesar de seus dados serem somente
de caraacuteter exploratoacuterio e comparativo
A amostra A6 retirada da profundidade de 7 metros e o solo
A7 retirado da profundidade de 3 metros desagregaram rapidamente e
natildeo apresentaram expansotildees talvez pela sua natureza puramente
granular e grosseira caracteriacutesticas do horizonte C somam-se a isso os
efeitos das ondas de explosatildeo (Figura 71) A amostra A15 (Figura 73)
pertence a um horizonte C heterogecircnea silto-granular apresentou
expansatildeo relativamente alta e raacutepida alcanccedilando valor maacuteximo em 240
segundos apoacutes permanecendo constante Foi submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando uma desagregaccedilatildeo
quase que completa em torno de 15 minutos depois se tornando um
tanto lenta mas completando-se em torno de 12 horas Durante a
desagregaccedilatildeo natildeo ocorreram formaccedilotildees de bolhas significantes
Para estas amostras a presenccedila de feldspato alterado eacute
visualmente menor do que para a amostra A4 observada na Figura 73
Por estarem mais longe da zona de explosatildeo devido agraves escavaccedilotildees e
pelo fato de serem pouco coesivas natildeo se observam estes planos de
fraqueza formados em sua massa Talvez pelo fato de que sua massa
seja constituiacuteda de um sistema predominantemente granular tenha
ocorrido um amortecimento dos efeitos da propagaccedilatildeo das ondas de
choque
Os valores de caracterizaccedilatildeo obtidos para as amostras A4 A6 A7
e A15 foram utilizados no trabalho somente como dados comparativos
e exploratoacuterios visto possuiacuterem propriedades indesejadas para a
pesquisa
34 Meacutetodo experimental
Os ensaios de laboratoacuterio pautaram-se em
- Perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada com corpo de
prova totalmente livre sem normativa especiacutefica para solos estruturados
realizada conforme especificado no subitem 32 ldquoConceito de perda de
massardquo (Paacutegina 94)
- Anaacutelise granulomeacutetrica utilizando-se recomendaccedilotildees da NBR
7181 (ABNT 1984) e os resultados expressos conforme a escala
granulomeacutetrica da ABNT dada pela NBR 650295 (solos e rochas)
- Densidade ou Determinaccedilatildeo da massa real dos gratildeos do solo
segundo a NBR 6508 (ABNT 1984)
131
- Limites de Atterberg pela determinaccedilatildeo do Limite de
Liquidez segundo a NBR 6459 (ABNT 1984) e determinaccedilatildeo do
Limite de Plasticidade segundo a NBR 7180 (ABNT 1984)
- Expansatildeo com corpo de prova livre verticalmente sem
normativa especifica para solos estruturados
- Cisalhamento direto (ASTM D308098)
- Compressatildeo diametral ou ensaio Brasileiro (Brazilian Test)
segundo as normativas brasileiras NBR 6118-2003 NBR-7222-94 e
BRITISH STANDARD 1881 (1970)
Na figura 74 ilustra-se utilizando um fluxograma resumido o
meacutetodo experimental da pesquisa
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental
A 1ordf Etapa mencionada no fluxograma da Figura 74 refere-se agrave
amostragem e foi comentada no item 31 ldquoSeleccedilatildeo de materiais e a
amostragemrdquo Paacutegina 91
Para o ensaio de perda de massa 2ordf Etapa do fluxograma
resumido (Figura 74) imergia-se os corpos de prova padratildeo ciliacutendricos
de 381mm de diacircmetro e 782mm de comprimento estruturados por
um periacuteodo de 48 horas em um recipiente proacuteprio para tal como
descrito no subitem 42 (Paacutegina 135) Estas dimensotildees dos corpos de
132
prova foram escolhidas para que se uniformizassem os corpos de prova
em funccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral
Apenas 7 das 27 amostras inicialmente coletadas
permaneceriam com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua A apresentaccedilatildeo dos resultados
(PMI) encontra-se na Tabela 14 (Paacutegina 138) Os solos que
permaneceram inalterados quando submetidos ao PMI foram
denominados selecionados e os que desagregaram denominados
rejeitados consequumlentemente suas regiotildees chamadas de exploratoacuterias
conforme o exposto no item 32 ldquoConceito de perda de massa por
imersatildeo em aacutegua (PMI)rdquo Paacutegina 94
Na 3ordf Etapa (Figura 74) aplicava-se o conceito de perda de
massa por imersatildeo em si fazendo-se o seguinte os materiais
selecionados (PMIlt10) eram encaminhados para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de expansatildeo vertical horizontal desestruturada e os ensaios
mecacircnicos os materiais rejeitados (PMIgt10) eram submetidos
somente agrave expansatildeo no plano vertical Natildeo obstante realizavam-se
algumas medidas de expansotildees desestruturadas tambeacutem no plano
horizontal para os solos rejeitados para que houvesse possibilidades de
comparaccedilotildees e aproveitamento de amostras
Na 4ordf Etapa (Figura 74) realizavam-se efetivamente os ensaios
de caracterizaccedilatildeo limites de Atterberg e as expansotildees verticais
Ressalta-se que estes ensaios foram realizados para todas as amostras
coletadas incluindo os solos provenientes das regiotildees exploratoacuterias
muitas vezes recusados Foram guardadas algumas pequenas amostras
indeformadas excedentes na cacircmara uacutemida do LMS-UFSC
Para estas amostras que permaneceram intactas (amostras
selecionadas) apoacutes a realizaccedilatildeo do PMI mediu-se a traccedilatildeo indireta sob
condiccedilotildees poacutes-inundadas e naturais e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento utilizando o cisalhamento direto (ensaios mecacircnicos) Esta
etapa eacute denominada 5ordf Etapa no fluxograma resumido (Figura 74)
Mais especificamente para os solos selecionados media-se agrave
expansatildeo de corpos de prova estruturados nas condiccedilotildees naturais
submetidos agrave imersatildeo em aacutegua destilada em dois planos
perpendiculares Moldava-se para uma mesma amostra dois corpos de
prova segundo dois planos vertical e horizontal tendo como referecircncia
a posiccedilatildeo zenital onde o plano vertical formaria um acircngulo de zero
graus Natildeo obstante media-se tambeacutem a expansatildeo desestruturada destes
materiais
Ainda sobre a 5ordf Etapa para os solos selecionados prosseguia-
se realizando os ensaios mecacircnicos de cisalhamento direto com corpos
133
de provas estruturados inundados para um mesmo solo nas duas
direccedilotildees vertical e horizontal outra vez utilizando como referencial a
equumlidade da posiccedilatildeo zenital Tinha-se o cuidado de fazer corresponder agrave
posiccedilatildeo destes corpos de prova as mesmas posiccedilotildees submetidas agraves
expansotildees
Por uacuteltimo realizava-se o ensaio de compressatildeo diametral
poreacutem somente no plano vertical Para tal utilizavam-se corpos de prova
estruturados nas condiccedilotildees naturais de um mesmo solo todavia
moldavam-se dois corpos de prova igualmente nas mesmas condiccedilotildees
No primeiro (CP) realizava-se o ensaio nas condiccedilotildees de estado natural
e no segundo (CP) nas condiccedilotildees inundadas
Figura 75 ndash Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)
Para a realizaccedilatildeo dos ensaios de perda de massa e compressatildeo
diametral adotou-se como padratildeo corpos de prova de 381 mm de
diacircmetro por 782 mm de altura do qual a moldagem e os instrumentos
utilizados estatildeo ilustrados na Figura 75
134
4 ENSAIOS REALIZADOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS
RESULTADOS
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg
Observaram-se durante a realizaccedilatildeo dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo alguns aspectos problemaacuteticos vinculados diretamente
aos solos residuais
Fundamentalmente o procedimento de destorroamento acaba
por quebrar e separar minerais sensiacuteveis como os feldspatos alterados
alterando o tamanho original das partiacuteculas Natildeo obstante a utilizaccedilatildeo
do hexametafosfato de soacutedio durante a floculaccedilatildeo acaba muitas vezes
por natildeo cumprir seu papel deixando de separar partiacuteculas de argila
fortemente aderidas agraves partiacuteculas maiores como os pedregulhos por
exemplo Estes pontos no procedimento recomendado pela norma satildeo
questionaacuteveis sobre o ponto de vista das anaacutelises para solos residuais
Mitchell (1976) jaacute havia notado que havia mais partiacuteculas argilosas do
que a granulometria apresentava para solos residuais de granito da
regiatildeo de Berkeley (USA) comparando os resultados de granulometria
convencional com os de anaacutelises microscoacutepicas bem detalhadas
Uma questatildeo importante e tambeacutem discutiacutevel diz respeito
sobre a alteraccedilatildeo que ocorre no teor de umidade inicial in situ mesmo
estando os solos devidamente armazenados na cacircmara uacutemida ateacute a data
da moldagem dos corpos de prova Para os solos estudados estima-se
que as alteraccedilotildees ocorram entre o intervalo de 15 a 5 durante um
periacuteodo de 10 meses e acredita-se que devido a varias razotildees estas
influenciam decisivamente as estruturaccedilotildees dos solos Estes materiais
por possuiacuterem permeabilidade aberta perdem e absorvem facilmente
aacutegua em seus vazios alterando significativamente o teor de umidade
natural Por exemplo pode-se mencionar que estas variaccedilotildees no teor de
umidade promovem um enrijecimento da amostra dentro da cacircmara
uacutemida provocado pelo domiacutenio das forccedilas capilares que comeccedilam a
atuar intensamente sobre o arcabouccedilo soacutelido sentiu-se estes efeitos
durante a manipulaccedilatildeo e moldagem dos corpos de prova em periacuteodos
diferentes Uma segunda hipoacutetese eacute de que estas forccedilas capilares possam
ser tatildeo intensas a ponto de esmagar as cimentaccedilotildees assumindo por sua
vez o papel destas poreacutem desestruturando os solos sobre o ponto de
vista da existecircncia das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
135
Avaliaram-se as propriedades plaacutesticas e coesivas conforme os
resultados dos limites de Atterberg (Tabela 23) As conclusotildees geo-
mecacircnicas para solos residuais estruturados baseadas nos meacutetodos
tradicionais para solos sedimentares natildeo satildeo realistas por conseguinte
natildeo reproduzem o comportamento do arcabouccedilo soacutelido real destes solos
Anaacutelises baseadas em meacutetodos desestruturantes e reconstituintes como
os recomendados por Nogami e Villibor (1994) ou muitas vezes
denominados de classificaccedilatildeo dos solos tropicais ou lateriacuteticos por
exemplo satildeo contraditoacuterios A falha estaacute na proacutepria concepccedilatildeo de
desestruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido Quando se desestrutura o solo
reconstituindo-o fisicamente natildeo jaacute se tem mais o mesmo material pois
o arcabouccedilo soacutelido na forma estruturada do mesmo natildeo existe mais e
segundo o estado tecnoloacutegico atual seraacute impossiacutevel reproduzi-lo Por
outro lado muitas vezes os equipamentos utilizados natildeo possuem
sensibilidade suficiente para computar valores de plasticidade e liquidez
pequenos muito comum para os solos tropicais e subtropicais
Tem-se como predefinido que qualquer ensaio aplicado aos
solos naturalmente estruturados deve ter como predicado a preservaccedilatildeo
ao maacuteximo possiacutevel da estruturaccedilatildeo natural destes Reconhece-se que
por suas peculiaridades evidentemente estes solos satildeo problemaacuteticos
devido ao fato da dificuldade da realizaccedilatildeo dos procedimentos e ensaios
usuais Como sugestatildeo se deveriam adaptar novos equipamentos
que imprimissem aos solos pouquiacutessimos efeitos mecacircnicos
consequentemente que tivessem alto grau de sensibilidade assim
partir-se-ia do principio da conservaccedilatildeo das cimentaccedilotildees naturais
durante a anaacutelise geoteacutecnica
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)
Como anteriormente no item 32 na Paacutegina 94 jaacute foi apresentado
o conceito de perda de massa por imersatildeo agora irar-se-aacute apresentar
diretamente o ensaio e seus resultados
Na segunda etapa (Figura 74) em laboratoacuterio o conceito de
perda de massa por imersatildeo foi aplicado realizando-se o ensaio de perda
de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI) com a imersatildeo em aacutegua de um
corpo de prova (CP) livre sem moldes ciliacutendrico de 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento estruturado por um periacuteodo de 48
horas em um recipiente especialmente manufaturado para tal Os
resultados encontram-se na Tabela 14 paacutegina 138 Como jaacute dito estas
136
dimensotildees (CP) foram escolhidas visando corpos de prova semelhantes
aos do ensaio de compressatildeo diametral
Na Figura 76 tem-se um exemplo Em ldquoArdquo encontra o solo
A1SPA imerso durante 48 horas e permanecendo sem desagregaccedilotildees
No fundo do recipiente pode-se notar que natildeo haacute material acumulado o
que natildeo se pode dizer para o material em ldquoBrdquo na Figura 76 que
desagregou parcialmente no primeiro minuto depois de imerso em aacutegua
e que no final de 5 minutos encontrava-se totalmente desagregado
acumulando material no fundo do pote coletor Na mesma figura (Figura
76) pode-se observar um exemplo de solo selecionado (A) e outro de
rejeitado (B) Acredita-se que um valor de ateacute 10 de perda de massa
possa ser devido a alguma imperfeiccedilatildeo amostral e que o tempo de 48
horas para estes solos seja suficiente para que o arcabouccedilo soacutelido
aproxime-se do estado saturado
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada
(A1SPA) e a direita rejeitada (A3SPA)
Para a realizaccedilatildeo do ensaio de perda de massa por imersatildeo
produziu-se um recipiente conforme as Figuras 77 e 78 que basicamente se constitui em um pote (e) com uma torneira adaptada em
sua base (b) e acima desta base um pedestal drenante (c) envolto em
dreno geoteacutecnico (a) onde o corpo de prova permanecia repousando
137
durante as 48 horas necessaacuterias (f) Para um melhor andamento dos
serviccedilos foram manufaturados quatro (4) recipientes
A massa desagregada acumulava-se no fundo (f) e logo depois
de passado o periacuteodo de 48 horas media-se agrave massa desagregada
atraveacutes do controle do seu peso desagregado seco em estufa em relaccedilatildeo
ao peso total seco inicial denominado de perda de massa por imersatildeo
ou PMI
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo
(esquerda) e lateral (direita)
138
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada
Para a medida da expansatildeo estruturada vertical e horizontal dos
solos provocada pela presenccedila da aacutegua em seus vazios utilizou-se de um
sistema constituiacutedo por um medidor de deformaccedilotildees (a) top-cap (d) e
dois aneacuteis de encaixe metaacutelicos (c e) com uma pedra porosa na base
Moldava-se o solo dentro do anel molde ou inferior (c) no estado
indeformado encaixava-se o sistema de aneacuteis e fazia-se inundar com
aacutegua destilada a amostra (Figura 79a) Seguia-se anotando o tempo e a
deformaccedilatildeo correspondente ateacute a constacircncia das variaccedilotildees
volumeacutetricas No intervalo de cada ensaio secava-se ao ar a pedra
porosa para que esta viesse a interferir ao miacutenimo nas expansotildees as dimensotildees do anel molde eram diacircmetro de 599mm altura de 162mm
constante de 0002mmunidade (constante do anel) sendo que na parte
superior verticalmente o corpo de prova era livre
139
(c) Figura 79 ndash Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)
140
Realizavam-se expansotildees em corpos de prova estruturados nas
direccedilotildees vertical e horizontal nas condiccedilotildees naturais e desestruturadas
objetivando-se saber em qual direccedilatildeo o solo expandia mais
identificando anisotropias da mesma forma com o intuito de comparar
o efeito das cimentaccedilotildees sobre as expansotildees
Ressalta-se que natildeo existe normativa para ensaio de expansatildeo
para solos estruturados somente para solos reconstituiacutedos
Para os solos que foram selecionados media-se tambeacutem a
expansatildeo desestruturada com o solo reconstituiacutedo nas mesmas
condiccedilotildees iniciais Para tal desestruturavam-se os solos no almofariz
com o pilatildeo tendo o cuidado para natildeo quebrar partiacuteculas sensiacuteveis
visando reconstituiacute-los compactava-os sem controle de energia dentro
do anel utilizado para expansatildeo
Como se tinha o teor de umidade desta amostra na cacircmara
uacutemida se controlava o peso seco segundo o peso especifico seco
desejado igual agraves condiccedilotildees iniciais acrescentava-se aacutegua ou retirava-
se caso fosse necessaacuterio para a obtenccedilatildeo do mesmo teor de umidade
natural adotado como o teor de umidade do ensaio de expansatildeo vertical
com os equipamentos disponiacuteveis conforme a Figura 79c assim poder-
se-ia corrigir a umidade reduzindo o material as mesmas condiccedilotildees
naturais
Os ensaios de expansatildeo vertical foram realizados no periacuteodo de
novembro de 2009 a fevereiro de 2010
Deste periacuteodo ateacute o mecircs de junho de 2010 periacuteodo em que se
realizou as expansotildees desestruturadas houve reduccedilotildees de 1 agrave 5 no teor
de umidade inicial devido ao permanecimento das amostras na cacircmara
uacutemida
As Figuras 80 e 82 mostram os ensaios de expansatildeo na integra
Para melhorar a visualizaccedilatildeo ampliaram-se estes graacuteficos
separadamente por regiotildees (Figuras 81 e 83)
141
Fig
ura
80 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s es
trutu
rados
nas
condiccedil
otildees
nat
ura
is e
est
rutu
radas
vis
atildeo g
eral
142
Fig
ura
81
ndash V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
80
143
Fig
ura
82 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s re
const
ituiacuted
os
agraves c
ondiccedil
otildees
nat
ura
is (
des
estr
utu
rados)
vis
atildeo g
eral
144
Fig
ura
83
- V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
82
145
44 Ensaio de cisalhamento direto
Os ensaios mais utilizados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia dos solos satildeo as compressotildees descompressotildees e os
cisalhamentos O ensaio que fornece os melhores resultados conforme o
estado de tecnologia atual satildeo as compressotildees triaxiais devido agrave
possibilidade de obter paracircmetros de deformabilidade medir a poro-
pressatildeo simular quaisquer carregamentos e controlar a drenagem Para
os solos naturalmente estruturados o ensaio de compressatildeo triaxial
drenado seria o ideal Cuidados devem ser tomados para que durante a
consolidaccedilatildeo natildeo se rompam as cimentaccedilotildees Poreacutem os ensaios de
laboratoacuterio mais empregados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento satildeo os ensaios de cisalhamento direto
Rapidez baixo custo e facilidade na consolidaccedilatildeo satildeo caracteriacutesticas
que os deixam muito atraentes principalmente para os solos residuais
em especial aos derivados do clatilde graniacutetico que muitas vezes possuem
material granular e grosseiro em sua composiccedilatildeo por isso apresentando
problemas de moldagem de corpos de prova
Deve-se ressaltar que devido agrave alta permeabilidade destes solos
geralmente submetidos ao ensaio com a imersatildeo do solo em aacutegua
subentende-se que este chegue a valores muito aproximados da
saturaccedilatildeo o que natildeo eacute provado fisicamente pois neste ensaio natildeo existe
a possibilidade do controle dos paracircmetros de Skempton (A e B) para
controle da poro-pressatildeo
Para os materiais granulares a experiecircncia cientiacutefica comprova
que os resultados obtidos com o cisalhamento direto como as curvas e
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento se aproximam muito dos
obtidos em ensaios triaxiais Por estas razotildees e devido agrave grande
quantidade de dados jaacute existentes trabalhar com o ensaio de
cisalhamento direto eacute uma boa opccedilatildeo
No ensaio de cisalhamento direto basicamente um corpo de
prova eacute moldado em uma caixa bipartida que possui uma parte fixa e
outra moacutevel Primeiramente inunda-se o corpo de prova e aplica-se um
carregamento vertical para consolidaccedilatildeo do corpo de prova durante 24
horas Apoacutes a consolidaccedilatildeo eacute imposto agrave caixa um binaacuterio de forccedilas
tangenciais respectivamente transferindo ao solo um movimento
cisalhante sob uma velocidade constante gerando uma evoluccedilatildeo das
tensotildees impondo uma superfiacutecie de cisalhamento (Figura 84) Durante
o ensaio medem-se as forccedilas cisalhantes e as deformaccedilotildees vertical e
horizontal para uma forccedila vertical constante ateacute a ruptura do corpo de
146
prova (Figura 84) Satildeo realizados no miacutenimo trecircs corpos de prova para
cada amostra estudada respectivamente para a obtenccedilatildeo da envoltoacuteria
de Mohr-Coulomb
O ensaio eacute guiado pelas condiccedilotildees de drenagem naturais do solo
pois natildeo se consegue impor condiccedilotildees de drenagem neste equipamento
a vista disso natildeo se tem controle da drenagem nem das condiccedilotildees de
fronteira na amostra A tensatildeo neutra natildeo eacute medida por isso as tensotildees
efetivas satildeo desconhecidas O resultado eacute um plano de ruptura e um
campo de tensotildees e deformaccedilotildees na amostra natildeo uniformes com rotaccedilatildeo
do plano de tensotildees principais (Figura 84) A concentraccedilatildeo de tensotildees
nas bordas da caixa cisalhante e a rigidez desta satildeo os principais
agentes que provocam a formaccedilatildeo do campo desuniforme de tensotildees
(HUMMES 2007)
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990
Devido agrave grande heterogeneidade do maciccedilo em que se trabalha
para que se pudesse estudar os efeitos anisotroacutepicos que incidem sobre
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento elaborou-se para cada
amostra 3 corpos de prova na direccedilatildeo vertical e 3 corpos de prova na
direccedilatildeo horizontal Estas amostras por sua vez foram sempre coletadas
na posiccedilatildeo vertical em relaccedilatildeo ao maciccedilo (zecircnite) conforme a Figura 85
Inicialmente antes da consolidaccedilatildeo as condiccedilotildees dos corpos de prova
eram as naturais ou seja com o teor de umidade natural
Apesar de se saber que existe uma infinidade de planos que
poderiam ser estudados acredita-se que estes planos escolhidos para
cisalhar sejam os mais importantes e representativos Durante a
moldagem dos corpos de prova teve-se o cuidado de moldar ao maacuteximo
fora da influecircncia de planos de fraqueza reliquiacuteares que pudessem
intervir nos resultados enfraquecendo os corpos de prova
147
Eacute de se esperar que o plano que tenha maior massa de material
confinante em seu entorno se mantenha mais protegido dos efeitos das
intempeacuteries tendendo a expandir menos conservando assim suas
caracteriacutesticas intriacutensecas de resistecircncia iniciais Por outro lado o plano
que eacute atingido por desconfinamentos em geral como o deslizamento por
exemplo torna-se desprotegido desconfinado consequumlentemente fica
exposto agraves variaccedilotildees volumeacutetricas portanto tendendo a ser menos
estruturado Natildeo obstante foi possiacutevel comparar os valores dos
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento dos solos com os valores
obtidos nas expansotildees realizadas pois na anaacutelise se fez que os planos
utilizados fossem correspondentes
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados
horizontal e vertical e das expansotildees
Os corpos de prova foram consolidadas em estaacutegios sob tensotildees
normais de 31 kPa 74 kPa 122 kPa ateacute a constacircncia de volume que
ocorria em torno de duas horas As baixas tensotildees representam agrave tensatildeo
atuante devido ao peso proacuteprio do solo e as maiores tecircm o objetivo de
simular o comportamento do solo sobre campos de tensotildees crescentes
oriundos de carregamentos que o levaratildeo a ruptura sob condiccedilotildees
drenadas As amostras tinham dimensotildees de 2065mm de altura com
1016mm de lados
Prosseguem nas paacuteginas seguintes as tabelas siacutenteses
envoltoacuterias de ruptura e os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
para os solos selecionados e ensaiados com o equipamento de
148
cisalhamento direto nos planos vertical e horizontal todos sob
condiccedilotildees de inundaccedilatildeo e consolidados
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
149
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
150
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
151
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
152
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
153
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
154
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
155
(as
curv
as c
onti
nuam
na
outr
a p
aacutegin
a)
156
Fig
ura
100 ndash
Curv
as t
ensotilde
es-d
eform
accedilotildees
par
a os
solo
s es
tudad
os
obti
das
no e
nsa
io d
e ci
salh
amen
to d
iret
o
157
45 Ensaio de compressatildeo diametral
Este ensaio idealizado pelo professor Lobo Carneiro
(CARNEIRO1943) tambeacutem eacute conhecido como ensaio Brasileiro Na
verdade eacute a medida indireta da traccedilatildeo de um material portanto sob
certo ponto de vista principalmente o geoteacutecnico eacute a medida da coesatildeo
dos materiais Pela sua simplicidade precisatildeo e uniformidade de
resultados eacute reconhecido no meio teacutecnico como muito adequado para
obter dados de resistecircncia agrave traccedilatildeo de materiais como concreto rochas
solos fortes e estruturados (INGLES FRYDMAN 1963)
O teste envolve o carregamento uniaxial de um cilindro circular
ou um disco Ocorre uma uniformidade de tensotildees de traccedilatildeo
perpendiculares ao longo do plano diametral onde ocorre a ruptura
sendo que no nuacutecleo da amostra desenvolvem-se condiccedilotildees biaxiais
observar a Figura 101 (KRISHNAYA EISENSTEIN 1974)
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo diametral
Por isso a regiatildeo de distribuiccedilatildeo das tensotildees eacute relativamente
uniforme desde que a largura dos filetes de apoio seja de 10 do
diacircmetro da amostra (CARNEIRO 1943) A amostra deve possuir uma
relaccedilatildeo de 2 (dois) entre altura e diacircmetro para que a geometria do
corpo de prova natildeo interfira no ensaio Assume-se que a ruptura tenha
iniciado no instante em que ocorre a carga de pico (INGLES FRYDMAN 1963) A formulaccedilatildeo baacutesica do ensaio eacute a seguinte
DL
Pt
2
5
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
158
Onde
σt - Resistecircncia agrave traccedilatildeo
P - Esforccedilo de compressatildeo total aplicado
L - Altura da amostra
D - Diacircmetro da amostra
A existecircncia de coesatildeo verdadeira em solos residuais oriundos do
granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Solos
com coesatildeo verdadeira deveratildeo apresentar pequena resistecircncia agrave traccedilatildeo
mesmo quando submetidos a estados fiacutesicos sem confinamento A
medida eacute dita indireta pois durante o ensaio natildeo haacute traccedilatildeo propriamente
dita mas sim devido ao carregamento se induz este a um estado de
traccedilatildeo Por isso a forma do corpo de prova alinhamento do
carregamento e a distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees satildeo premissas para
que se alcancem medidas de valores corretos durante o ensaio
O objetivo foi realizar este ensaio para se medir a traccedilatildeo de
forma indireta nos corpos de prova concomitantemente tentando
interligar estes resultados obtidos com as cimentaccedilotildees existentes entre
partiacuteculas para tal posteriormente associando estes resultados ao
intercepto coesivo dos solos e seus agentes intervenientes Adotou-se
como corpo de prova padratildeo um cilindro indeformado com 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento
Para todos os solos (amostras) selecionados realizaram-se a
compressatildeo diametral com corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e
submersas todos estruturados A imersatildeo era por um tempo miacutenimo de
48 horas
Acredita-se que devido agrave permeabilidade razoavelmente alta
dos solos em estudo este procedimento e o periacuteodo de submersatildeo
fossem suficientes para remover quase que totalmente os efeitos da
coesatildeo aparente atingindo um estaacutegio muito proacuteximo da condiccedilatildeo
saturada Logo depois de concluiacutedo o periacuteodo de submersatildeo retirava-se
o corpo de prova da imersatildeo e rapidamente submetia-o agrave ruptura pois o
sistema de compressatildeo jaacute estava todo preacute-acionado Para a realizaccedilatildeo de
todo o procedimento natildeo eram gastos mais do que 5 minutos As
rupturas se davam na carga de pico Para o ensaio com amostra natural
moldavam-se os corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e submetia-os
as compressotildees A constante do anel de carga que se obteve com sua
calibraccedilatildeo segue na tabela siacutentese do ensaio (Tabela 22 Paacuteg171)
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
163
B) Corpos de prova submetidos ao ensaio sob as condiccedilotildees poacutes-
inundadas
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista
superior
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral
164
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas
165
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de
ruptura vista lateral (A18)
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais
166
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)
Figura 115 ndash Corpo de prova A11
167
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da
amostra A20 vista de topo
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do
corpo de prova vista lateral (A20)
168
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de
planos de fraqueza (A20)
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada
169
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral
170
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)
Algumas observaccedilotildees foram realizadas durante os ensaios de
compressatildeo diametral Focava-se examinar com minuacutecia a formaccedilatildeo do
plano de ruptura durante o carregamento Para os corpos de prova
ensaiados tem-se os corpos de prova A1 A11 A18 A20 A21 A22 que
formaram planos de ruptura condizentes com a teoria formando um
campo de tensotildees uniformes como o esperado Exceccedilotildees aconteceram
A amostra A18 por exemplo que devido a planos de fraqueza natildeo
formou a superfiacutecie de ruptura esperada e por fim a amostra A2 que
apesar de ter sido selecionada no PMI desagregou posteriormente
quando submetida agrave imersatildeo Estes detalhes podem ser visualizados na
coletacircnea de fotos da Figura 103 ateacute a Figura 122
Segue na Tabela 22 a apresentaccedilatildeo dos resultados em forma de
tabela com resumo dos dados obtidos durante o ensaio de compressatildeo
diametral
171
T
ab
ela
22 ndash
Tab
ela
siacutente
se c
om
os
val
ore
s de
resi
stecircn
cia
agrave tr
accedilatildeo
par
a os
solo
s se
leci
onad
os
e en
saia
do
s
A1
00
571
483
38
176
2410
0128
4604
8126
38
177
2410
1121
5155
7449
0
A1B
00
571
--
--
--
266
38
170
8-
-358
5-
A2
00
571
75
38
176
2214
1144
893
9-
--
--
--
A11
00
571
191
38
176
2296
8127
7239
115
38
176
5307
3125
918
7220
4
A18A
00
571
470
38
176
2389
4132
8588
588
38
171
5391
2132
2117
4471
1
A18B
00
571
--
--
--
124
38
158
9-
-200
9-
A20
00
571
220
38
176
2512
9114
7275
574
38
162
8394
4107
3112
4163
0
A20B
00
571
--
--
--
21
38
169
5-
-28
8-
A21
00
571
119
38
176
2437
6109
4149
029
38
170
4439
9111
639
3109
7
A22
00
571
175
38
176
2519
5113
6219
128
38
177
2513
108
934
6184
5
σts
at
(kP
a)
Δσ
t (k
Pa)
EN
SA
IO D
E C
OM
PR
ES
SAtilde
O D
IAM
ET
RA
L
Condiccedil
otildees
nat
ura
isC
ondiccedil
otildees
inundad
as
wi
()
Const
ante
do
anel
de
carg
a
(kgd
ivis
atildeo)
Corp
os
de
pro
va
das
amost
ras
sele
cionad
as
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
γs
(kN
m3)
wi
()
γs
(kN
m3)
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
σtntilde
sat
(kP
a)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
cm)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
(cm
)
172
5 ndash ANAacuteLISE DOS RESULTADOS
Neste capiacutetulo apresentam-se as anaacutelises dos experimentos
realizados de forma global sempre visando os objetivos gerais
Primeiramente apresenta-se uma tabela siacutentese de caraacuteter geral
que traz resumidamente todos os dados meacutedios obtidos para os solos
durante a campanha de ensaios laboratoriais de caracterizaccedilatildeo e ensaios
em geral realizados no laboratoacuterio LMS-UFSC Como durante a
realizaccedilatildeo dos ensaios em geral obteve-se um grande nuacutemero de valores
para os iacutendices fiacutesicos aplicou-se sobre estas variaacuteveis quantitativas um
tratamento estatiacutestico preacutevio mais especificamente as teacutecnicas de meacutedia
aritmeacutetica e desvio padratildeo assim obtendo-se um valor representativo
para cada ensaio correspondente a cada solo Em matildeos destes montou-
se esta tabela resumo (siacutentese)
Em seguida apresenta-se o cruzamento das variaacuteveis obtidas
durante a caracterizaccedilatildeo em forma graacutefica Tabela 23 e as Figuras 123
124 e 125 no item 51
Por fim apresenta-se de forma praacutetica uma anaacutelise graacutefica
detalhada realizada segundo cruzamentos das variaacuteveis mais importantes
investigadas de interesse na pesquisa De forma objetiva separa-se esta
parte da anaacutelise em cinco (5) grandes grupos de famiacutelias que trazem as
variaacuteveis a serem analisadas segundo a sua afinidade ou vinculamento
que satildeo intercepto coesivo obtido no ensaio de cisalhamento direto
sobre condiccedilotildees inundadas item 52 Figuras 126 a 135 acircngulo de atrito
interno obtido no ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees
inundadas item 53 Figuras 136 137 e 138 resistecircncia agrave traccedilatildeo obtida
no ensaio de compressatildeo diametral apoacutes inundaccedilatildeo e natural item 54
Figuras 139 a 147 variaccedilotildees volumeacutetricas obtidas no ensaio de
expansatildeo item 55 Figuras 148 e 149
As linhas de tendecircncia foram objetivo de diversas anaacutelises
traccedilados e sobreposiccedilotildees Onde possiacutevel acrescentam-se como dados
complementares (BARBETTA 1999) a equaccedilatildeo caracteriacutestica da
dispersatildeo o coeficiente de determinaccedilatildeo Rsup2 Coeficiente de Pearson
(CPearson)
174
51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos
Neste momento realiza-se uma anaacutelise dos valores meacutedios
obtidos para os iacutendices fiacutesicos e limites de Atterberg nos ensaios
normalizados de caracterizaccedilatildeo conjuntamente com os dados obtidos
para cada corpo de prova utilizado para os ensaios de cisalhamento
direto expansotildees e perda de massa por imersatildeo Pode-se dizer ateacute que se
trata de um cruzamento geral entre variaacuteveis obtidas durante estes
ensaios Todas as anaacutelises foram realizadas para os solos no estado
estruturado
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural
A anaacutelise da Figura 123 mostra que o grau de saturaccedilatildeo aumenta
conjuntamente com o teor de umidade natural
175
Figura 124 ndash Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural
176
Os valores obtidos na pesquisa quando inseridos na carta de
Casagrande (1932) natildeo se encontram na regiatildeo esperada para solos
areno-siltosos (Figura 124) O iacutendice de vazios natural diminui enquanto
o peso especiacutefico seco aumenta segundo a Figura 125
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e horizontal
com as outras variaacuteveis obtidas
Agora se introduz a anaacutelise do intercepto coesivo em funccedilatildeo das
diversas variaacuteveis estudadas Os valores do intercepto coesivo foram
obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em duas direccedilotildees
ortogonais Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos
corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de cisalhamento direto
nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto
177
A anaacutelise da relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos verticais e
horizontais (Figura 126) apesar do pequeno nuacutemero de pontos mostra
haver significativas diferenccedilas entre a coesatildeo vertical e horizontal
Segundo o graacutefico da Figura 126 a coesatildeo vertical eacute levemente
maior do que a horizontal
Ainda analisando o graacutefico da Figura 126 pode-se constatar
que existem fortes indiacutecios do intercepto coesivo ter comportamento
anisotroacutepico
Devido a este comportamento observado pode-se supor que
existem possibilidades da estruturaccedilatildeo devido agraves cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas ser maior na direccedilatildeo vertical Acredita-se que com o aumento
do espaccedilo amostral estas observaccedilotildees possam se aclarar mais
graficamente
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
178
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
179
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
A Figura 127 mostra da mesma forma que a Figura 129 natildeo
haver dependecircncia sensiacutevel entre o intercepto coesivo horizontal e a
expansatildeo horizontal estruturada Por outro lado na Figura 128 e
tambeacutem na Figura 130 observa-se que o intercepto coesivo vertical
mostra uma afinidade com as expansotildees diminuindo com o aumento
das expansotildees estruturadas
180
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural
A anaacutelise da Figura 131 aponta haver um aumento da coesatildeo
com o aumento do teor de umidade natural Colocaram-se dados que
Bevilaqua (2004) e Higashi (2006) obtiveram para solos semelhantes
(Figura 131)
181
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Muito embora haja uma significativa dispersatildeo ao contraacuterio do
esperado o graacutefico da Figura 132 revela uma tendecircncia de aumento do
intercepto coesivo com o aumento do iacutendice de vazios natural
182
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural
Observa-se na Figura 133 haver uma tendecircncia de crescimento
do intercepto coesivo com o grau de saturaccedilatildeo natural
183
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
As Figuras 134 e 135 respectivamente mostram que os interceptos
coesivos vertical e horizontal dependem muito pouco dos limites de
Atterberg entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre as
variaacuteveis
184
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
185
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno vertical
e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas
Da mesma forma seraacute analisado o acircngulo de atrito interno obtido
atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em funccedilatildeo das diversas
variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram
determinados nos corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de
cisalhamento direto nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a interpretaccedilatildeo graacutefica
conjunta dos acircngulos de atrito interno vertical e horizontal destes solos
(Figura 136) revela indiacutecios de comportamento isotroacutepico
186
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Observa-se uma forte influecircncia do iacutendice de vazios no acircngulo
de atrito interno pois a interpretaccedilatildeo graacutefica da Figura 137 denota que o
iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito diminui
Na Figura 137 os dados obtidos por Bevilaqua (2004) foram
analisados conjuntamente
187
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia
A Figura 138 tambeacutem mostra fortes afinidades entre o acircngulo
de atrito interno e a fraccedilatildeo areia da granulometria pois as duas variaacuteveis
apresentam crescimento conjunto
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis obtidas
Nesta anaacutelise objetivam-se relacionar as resistecircncias agrave traccedilatildeo
medidas no ensaio de compressatildeo diametral para os solos pesquisados
com as outras variaacuteveis medidas em outros ensaios O enfoque principal
agora era tentar realizar um dos objetivos principais do trabalho por
isso cruzam-se as resistecircncias agrave traccedilatildeo com os valores obtidos para o
intercepto coesivo e expansotildees a procura de correlaccedilotildees natildeo obstante cruza-se tambeacutem com os iacutendices fiacutesicos obtidos nos proacuteprios corpos de
prova do ensaio de traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo foi obtida em amostras
sob condiccedilotildees naturais e apoacutes submersatildeo Completa-se a anaacutelise
comparando os valores obtidos com os de outras pesquisas
188
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
189
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
190
A anaacutelise graacutefica conjunta das Figuras 139 140 141 142
aponta que o intercepto coesivo vertical comporta-se mais influenciado
pela resistecircncia a traccedilatildeo do que o intercepto coesivo horizontal
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a anaacutelise conjunta dos
graacuteficos do intercepto coesivo em funccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo expotildee
que existe a tendecircncia de aumento do intercepto coesivo com o aumento
da resistecircncia agrave traccedilatildeo destes solos (Figuras 139 140 141 e 142)
Observa-se que a aproximaccedilatildeo de valores entre as variaacuteveis
coesatildeo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute relacionada agrave preservaccedilatildeo ou natildeo das
cimentaccedilotildees
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos
A anaacutelise graacutefica da Figura 143 revela uma tendecircncia de
aumento dos interceptos coesivos horizontais e verticais
191
concomitantemente com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural e a resistecircncia agrave traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo variaacutevel
semelhante agrave coesatildeo aparente
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas
Na Figura 144 comparam-se graficamente os valores obtidos
na pesquisa com valores obtidos por outros pesquisadores Neste graacutefico
observam-se a formaccedilatildeo de famiacutelias de curvas que podem indicar
192
dependecircncias e correlaccedilotildees entre os dados comparados relaccedilotildees estas
que poderiam melhorar com o aumento do espaccedilo amostral Os valores
de resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28 kPa) obtida satildeo comparativamente
maiores do que valores publicados por outros pesquisadores apesar do
iacutendice de vazios ser significativamente maior (05-16)
A tendecircncia verificada eacute a mesma ou seja a resistecircncia a traccedilatildeo
diminui com o aumento do iacutendice de vazios
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais
193
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
194
Da anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das
expansotildees (Figuras 145 e 146) observa-se natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis Pode-se observar que existe uma leve tendecircncia da
resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais
aumentam (Figura 145)
A anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo natural e
inundada (Figura 147) revela haver tendecircncia em aumento desta
diferenccedila em quanto agraves expansotildees diminuem
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas
Nesta anaacutelise buscam-se correlaccedilotildees entre as variaccedilotildees
volumeacutetricas de expansatildeo obtidas atraveacutes do ensaio de expansatildeo natildeo
normalizado e as outras variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices
fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos corpos de prova
moldados para o proacuteprio ensaio de expansatildeo Os corpos de prova
inicialmente estavam nas condiccedilotildees naturais e estruturadas
posteriormente para a realizaccedilatildeo do ensaio foram submetidas agrave
submersatildeo em aacutegua Ensaiaram-se tambeacutem algumas amostras
desestruturadas a fim de estabelecer comparaccedilotildees de grandezas
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados
195
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)
Da anaacutelise conjunta entre as expansotildees estruturadas (Figura
148) pode-se observar que existe uma tendecircncia das expansotildees
horizontais serem maiores do que as expansotildees verticais As expansotildees
horizontais tambeacutem satildeo as que mais tempo demoram para alcanccedilar a
expansatildeo maacutexima e estabilizar (Figura 149)
O fato das expansotildees serem menores na direccedilatildeo vertical que eacute a
direccedilatildeo que tem maior valor de intercepto coesivo eacute relevante e daacute
indiacutecios de uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de que a estruturaccedilatildeo dos solos eacute
maior na direccedilatildeo vertical o que prova que as cimentaccedilotildees exercem
forccedilas contraacuterias importantes contra as expansotildees
Em breve conjetura tentar-se-aacute formar algumas hipoacuteteses para estas
evidecircncias acima expostas
Levando-se em conta a coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
(Capitulo 3) pode-se observar que a encosta antes do deslizamento
mostrava-se ter mais massa confinante na direccedilatildeo vertical do que na
horizontal ou seja o talude era mais alto do que largo
consequumlentemente deduz-se que na direccedilatildeo vertical a coesatildeo tenha
permanecido mais protegida do intemperismo e mais preservada devido
196
agraves tensotildees confinantes durante sua histoacuteria geoloacutegica O deslizamento
por sua vez deslocou mais massa horizontal do que vertical fato que
tambeacutem pode ser observado na coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
Sendo assim pode-se partir do pressuposto de que esta condiccedilatildeo de
confinamento e rigidez prevaleceu tambeacutem depois do deslizamento
obviamente com outra geometria Por estas razotildees ainda se mantiveram
mais preservadas as propriedades intriacutensecas do solo na direccedilatildeo vertical
assim proporcionando nesta direccedilatildeo valores maiores de estruturaccedilatildeo
Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que os solos
em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo apresentam-se
com comportamento bem mais isotroacutepico do que o esperado
197
6 CONCLUSOtildeES
As principais conclusotildees dessa pesquisa para estes solos
seguem agrupadas em famiacutelias conforme a variaacutevel de interesse
61 - Sobre a caracterizaccedilatildeo amostragem curvas tensatildeo-
deformaccedilatildeo e ensaios em geral pode-se dizer
611 ndash Um total de 27 amostras indeformadas de solos residuais
foi obtido em campo na regiatildeo da Grande Florianoacutepolis Os valores de
iacutendice de plasticidade variaram na faixa de 0 a 54 Os solos possuem
teor de materiais com granulometria fina bem expressiva (12 a 45)
e iacutendice de vazios relativamente elevados na faixa de 08 a 17
612 ndash Do total de 27 amostras apenas 6 natildeo desagregaram
quando submetidas agrave inundaccedilatildeo Para essas foi realizado o ensaio de
compressatildeo diametral para a determinaccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo entre
partiacuteculas
613 ndash Durante a realizaccedilatildeo do ensaio de Perda de Massa por
Imersatildeo natildeo houve meio termo ou as amostras desagregavam por total
ou mantinham o arcabouccedilo soacutelido intacto apoacutes imersatildeo
614 ndash Foram identificados alguns fatores que alteram e
minimizam as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas como
- O desconfinamento e o aliacutevio das tensotildees confinantes que
provocam ciclos de expansatildeo-contraccedilatildeo in situ
- Os efeitos da amostragem e a sensibilidade das cimentaccedilotildees
- Os efeitos de desintegraccedilatildeo e alteraccedilatildeo fiacutesico-quiacutemicos do
intemperismo acabam por alterar e remover as cimentaccedilotildees
615 ndash O grau de saturaccedilatildeo natural aumenta conjuntamente com
o teor de umidade natural
616 ndash O iacutendice de vazios natural diminui enquanto o peso
especiacutefico natural aumenta
A interpretaccedilatildeo graacutefica das curvas tensatildeo-deformaccedilatildeo (Figura
100 Paacuteg 156) mostra que os solos A1 e A18 independentemente do
estaacutegio e da direccedilatildeo de cisalhamento possuem a tendecircncia inicial de
comportamento fraacutegil riacutegido e linear e que com o aumento das tensotildees
cisalhantes alcanccedilam a resistecircncia de pico fragilizando-se iniciando a
quebra gradual das cimentaccedilotildees Neste instante forma-se a tensatildeo de
cedecircncia e as deformaccedilotildees jaacute alcanccedilaram valores em torno de 2
ocorrendo conjuntamente uma tendecircncia agrave expansatildeo Com a quebra
gradual das cimentaccedilotildees ocorre a plastificaccedilatildeo do material A resistecircncia
198
ao cisalhamento que era governada ateacute entatildeo pelas cimentaccedilotildees
transfere seu domiacutenio gradualmente para o acircngulo de atrito interno ateacute o
estado residual Pode-se classificar tais solos como do grupo 1 na
classificaccedilatildeo de Schmertmann e Osterberg (1960) e do grupo 3 de Coop
e Atkinson (1993)
Os outros solos submetidos ao cisalhamento na pesquisa (A2
A11 A20 A21 A22) diferem deste comportamento exposto exibem
comportamento mais duacutectil e parecem pertencer a grupos
intermediaacuterios entre bonding-dominated e fabric-dominated
Por isso conclui-se que os solos A1 e A18 satildeo os que mais possuem
contribuiccedilatildeo da estruturaccedilatildeo por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas na
resistecircncia ao cisalhamento e podem ser denominados de bonding-
dominated soils
62 - Sobre o intercepto coesivo
621 ndash Da anaacutelise dos dados da pesquisa observa-se existirem
fortes indiacutecios de que o intercepto coesivo tenha comportamento
anisotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 448 a 2087 kPa (Figura
126)
622 ndash O intercepto coesivo vertical apresenta-se levemente
maior do que o horizontal (Figura 126)
623 - Houve diminuiccedilatildeo do intercepto coesivo vertical com o
aumento das expansotildees estruturadas (Figuras 128 e 130) Por outro lado
a anaacutelise graacutefica aponta natildeo haver dependecircncia entre o intercepto
coesivo horizontal e as expansotildees estruturadas (Figuras 127 e 129)
624 ndash Observam-se aumentos da coesatildeo com o aumento do teor
de umidade natural (figura 131)
625 ndash Ao contraacuterio do esperado ocorre uma tendecircncia de
aumento da coesatildeo com o aumento do iacutendice de vazios natural
(Fig132) igualmente tambeacutem com o grau de saturaccedilatildeo natural
(Fig133)
626 ndash Os limites de Atterberg mostram pouca relaccedilatildeo com o
intercepto coesivo entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre
as variaacuteveis (Fig 134 e 135)
199
63 ndash Quanto ao comportamento do acircngulo de atrito interno
observou-se
631 - Os dados da pesquisa indicam existir um comportamento
isotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 266 a 416ordm (Figura 136)
632 - O iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito
diminui (Fig137) por outro lado a fraccedilatildeo areia aumenta conjuntamente
com o acircngulo de atrito (Fig138)
64 - A resistecircncia agrave traccedilatildeo demonstrou
641- O intercepto coesivo vertical mostra ter maior afinidade
com a resistecircncia agrave traccedilatildeo vertical do que com a horizontal (Figuras 139
140 141 e 142)
642 - Existe uma tendecircncia de aumento do intercepto coesivo
com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo (Figuras 139 140 141 e 142)
643 ndash A interpretaccedilatildeo graacutefica revela uma tendecircncia de aumento
dos interceptos coesivos com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia
a traccedilatildeo natural e a resistecircncia a traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo (Fig143)
enquanto que por outro lado esta diferenccedila parece diminuir enquanto as
expansotildees aumentam (Fig147)
644 ndash Os valores de resistecircncia a traccedilatildeo variaram entre 2 e 28
kPa e satildeo relativamente maiores do que valores publicados por outros
pesquisadores apesar do iacutendice de vazios ser significativamente maior
A tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios (Figura 144)
645 ndash A anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo
das expansotildees (Figuras 145 e 146) aponta natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis existindo apenas uma leve tendecircncia da resistecircncia agrave
traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais aumentam (Figura
145)
65 ndash Sobre as expansotildees
651 ndash A faixa de valores de expansatildeo estruturada eacute baixa
variando de 00037 agrave 065 As expansotildees estruturadas horizontais
apresentam-se maiores do que as expansotildees verticais sendo que as
expansotildees horizontais satildeo as que mais tempo demoram para atingir a
expansatildeo maacutexima e estabilizar estas variaram de 200s a 1200s (Figuras
148 e 149)
200
652 ndash As expansotildees estruturadas que variaram na faixa entre
00037 a 065 satildeo bem menores do que as expansotildees desestruturadas
que variam na faixa de 033 a 670 (Figuras 80 81 82 e 83 Pag137
a 140)
653 ndash Talvez devido ao pequeno nuacutemero de dados natildeo foi
estabelecida uma relaccedilatildeo clara entre o aumento da expansatildeo e a
diminuiccedilatildeo da resistecircncia agrave traccedilatildeo que justificasse mesmo que
parcialmente a desagregaccedilatildeo das amostras indeformadas
66 ndash Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral
661 - As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas portanto a estruturaccedilatildeo satildeo maiores na
direccedilatildeo vertical do que na horizontal e que a aproximaccedilatildeo de valores
entre as variaacuteveis intercepto coesivo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute vinculada
a preservaccedilatildeo ou natildeo das cimentaccedilotildees sendo que as cimentaccedilotildees
exercem forccedilas significativas conta as expansotildees Estas hipoacuteteses estatildeo
fundamentadas nas seguintes observaccedilotildees O fato das expansotildees serem
menores na direccedilatildeo vertical A direccedilatildeo vertical possuir o maior valor de
intercepto coesivo O intercepto coesivo ter dependecircncia e crescer
enquanto as expansotildees estruturadas diminuem Existir uma tendecircncia de
aumento do intercepto coesivo com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo
662 ndash Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que
os solos em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo
apresentam-se com comportamento bem mais isotroacutepico do que o
esperado
663 ndash Problemas praacuteticos encontrados em taludes constituiacutedos
pelos solos pesquisados como as instabilidades escorregamentos e
susceptibilidade a erosatildeo satildeo em sua grande maioria causados pela
instabilidade do arcabouccedilo soacutelido destes solos na presenccedila da aacutegua Este
processo eacute muitas vezes facilitado pelo corte inadequado do talude
natural e pela falta de sistema de drenagem adequado
664 - Na praacutetica de projetos que envolvam solos naturalmente
estruturados a utilizaccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral eacute uma
opccedilatildeo viaacutevel e bem realista
201
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
A fim de ampliar os conhecimentos destes tipos de solos e dar
prosseguimento a esta pesquisa sugere-se os seguintes estudos
posteriores
- Desenvolver mais pesquisas comparativas utilizando o ensaio de
compressatildeo diametral (Brazilian Test)
- Melhorias e estudos de aplicabilidade dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo de forma que estes se tornem mais representativos para
os solos residuais e estruturados
- Avaliar o conceito de partiacutecula unitaacuteria indestrutiacutevel e
incompressiacutevel de Terzaghi e sua validade como um todo para os
solos residuais
- Estudos a fim de normalizar os ensaios sugeridos de perda de
massa por imersatildeo em aacutegua e expansatildeo dos solos na presenccedila de aacutegua
visando aplicabilidade aos solos residuais estruturados natildeo
reconstituiacutedos
- Medir a tensatildeo de expansatildeo provocada pelos solos durante a
imersatildeo em aacutegua
- Medir os moacutedulos de deformabilidade destes solos utilizando o
ensaio de compressatildeo diametral medindo concomitantemente pequenas
deformaccedilotildees nas condiccedilotildees submersas
- Medir a succcedilatildeo destes solos utilizando por exemplo a teacutecnica
do papel filtro Whatman nuacutemero 42
- Avaliar os efeitos da perda de aacutegua e alteraccedilotildees no teor de
umidade destes solos depois da amostragem e durante a permanecircncia na
cacircmara uacutemida comparando estes dados tambeacutem com as variaccedilotildees de
temperatura umidade e pressatildeo atmosfeacutericas diaacuterias durante o periacuteodo
de permanecircncia
- Estudar as curvas de tensotildees-deformaccedilotildees destes solos
comparando estados estruturados e desestruturados utilizando o ensaio
triaxial drenado ou outro equipamento com alta tecnologia tambeacutem
estudando os pontos de quebra das cimentaccedilotildees e as tensotildees de
cedecircncia determinando os paracircmetros de deformabilidade conforme
recomendado por Maccarini (1988)
- Viabilizar uma comparaccedilatildeo entre um solo estruturado
artificialmente como elaborou Maccarini (1988) e o solo A1 e A18 que
possuem fortes cimentaccedilotildees e tentar estabelecer relaccedilotildees entre o
202
comportamento destes solos e as classificaccedilotildees de Schmertmann e
Osterberg (1960) e com os grupos de Coop e Atkinson (1996)
- Examinar as relaccedilotildees mais profundamente entre a rocha matildee e
os solos residuais produzidos por esta assim como a determinaccedilatildeo da
denominaccedilatildeo exata das rochas envolvidas na pesquisa e tambeacutem suas
constituiccedilotildees mineraloacutegicas talvez tentando em laboratoacuterio produzir
efeitos semelhantes ao do intemperismo natural atraveacutes de um
intemperizador artificial
203
REFEREcircNCIAS
ADAMSON AW The physical chemistry of surfaces Interscience
New York 756p 1960
AIREY D W Triaxial testing of naturally cemented carbonate soil
J Geotech Eng ASCE 119(9) p1379ndash1398 1993
ALLMAN MA POULOS HG Stress-strain behaviour of an
artificially cemented calcareous soil Proceedings of Int Conf on
Calcareous Sediments Vol 2 p51-58 1988
ALONSO EE GENS A JOSA A A constitutive model for
partially satured soils Geacuteotechnique v40 n3 p405-430 1990
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
Special procedures for testing soil and rock for engineering purposes
STP 479 5 th Ed American Society for Testing and Materials 634p
1970
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
D3080-04 Standart Test Method for Direct Shear Test of soils Under
Consolidated Drained Conditions 7p1998
ASHGHARI E TOLL DG HAERI SM Triaxial behaviour of a
cemented gravelly sand Tehran alluvium Journal of Geotechnical
and Geological Engineering Kluwer Academic Publishers The
Netherlands 21(1) p1-28 2003
ASHGHARI E DG TOLL DG HAERI SMH Effect of
Cementation on the Shear Strength of Tehran Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 15(1) 65-71 University of Tehran ISSN
1016-1104 Gravelly Sand Using Triaxial Tests 18p 2004
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solo ndash Anaacutelise granulomeacutetrica Rio de Janeiro 13p 1984
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solos Anaacutelise granulomeacutetrica conjunta Rio de Janeiro13p
1984a
204
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMA TEacuteCNICAS NBR
6502 Solos e rochas Rio de Janeiro18p 1995
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6459 Solo Determinaccedilatildeo do limite de liquidez Rio de Janeiro
6p 1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6508 Gratildeos de solos que passam na peneira de 48 mm -
Determinaccedilatildeo da massa especiacutefica Rio de Janeiro 6p 1984c
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7180 Solo Determinaccedilatildeo do limite de plasticidade Rio de
Janeiro3p 1984d
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9604 Abertura de poccedilo e trincheira de inspeccedilatildeo em solo com
retirada de amostras deformadas e indeformadas Rio de Janeiro9p
1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa
consistecircncia em furos de sondagem Rio de Janeiro7p 1997
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6457 Preparaccedilatildeo para ensaios de compactaccedilatildeo e ensaios de
caracterizaccedilatildeo Rio de Janeiro1p 1986a
ATKINSON J An Introduction to Mechanics of Soils and
Foundations Though Critical State Soil Mechanics McGraw-Hill
Book Company London UK 337p 1996
ATKINSON JH BRANSBY PL The Mechanics of Soils McGraw-
Hill London 375p1978
ATKINSON J Foundations and slopes Mc-Graw-Hill London 382p
1981
ATKINSON JH EVANS JS Discussion on the measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique 35 No3 p378-
380 1982
205
ATKINSON JH RICHARDSON D STALLEBRASS SE Effect
of recent stress history on the stiffness of overconsolidated soil
Geacuteotechnique 40(4) p531540 1990
ATKINSON JH SAumlLLFORS G Experimental determination of
stress-strain-time characteristics in laboratory and in-situ tests in Deformation of soils and displacements of structures (Proc X
ECSMFE) (Ed Associazione Geo-tecnica Italiana) AA Balkema
Rotterdam 3 p915-956 1991
ATKINSON JH STALLEBRAS SE A model for recent history
and non-linearity in the stress-strain behaviour of overconsolidated
soil Proceedings of 7 th IACMAGrsquo91 Cairns p555-560 1991
ATKINSON JH COOP MR STALLEBRASS SE VIGGIANI
G Measurement of stiffness of soils and rocks in laboratory tests
Proc Of 25th Annual Coc Of Engng Geo Group Leeds British
Geology Society 1990
ATKINSON JH CHARLES JA MHACH HK Examination of
erosion resistence of clays in embankment dams Quarterly Journal of
Engineering Geology 23 p 103-108 1990
ATTERBERG A Uumlber dir Physikalische Bodenuntersuchung und
uumlber die Plasticitat der Tone Internationale Mitteilungen
Bodenkunde vol 1 p 10-43 1911
BARBETTA PA Estatiacutestica aplicada agraves Ciecircncias Sociais 3ed
Editora da UFSC Florianoacutepolis 284p 1999
BASTOS CAB Mapeamento e caracterizaccedilatildeo geomecacircnica das
unidades geoteacutecnicas de solos oriundos dos granitos gnaisses e migmaacutetitos de Porto Alegre Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash
Escola de Engenharia Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS156p
1991
BEVILAQUA FZ Estudo do comportamento geomecacircnico de solos
residuais de granito de Florianoacutepolis Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
engenharia) ndash Escola de Engenharia Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina114p 2004
206
BIGARELLA JJ LEPREVOST A BOLSANELLO A 1985
Rochas do Brasil Satildeo Paulo v01 310p 1985
BIGARELLA JJ FRANCO RR LEPREVOST A
BOLSANELLO A Minerais do Brasil 01 ed Satildeo Paulo Editora da
Univ de Satildeo PauloEdEdgar Blucher v03 426p 1972
BISHOP AW The principle of effective stress Teknisk Ukeblad
Oslo 39 p 859-863 1959
BISHOP AW The strength of soils as engineering materials
Rankine Lecture Geothechnique 16 (2) pp91-130 1966
BISHOP AW ALPAN S BLIGHT TE DONALD TB Factors
controlling the strength of parthy saturated cohesive soils
Proceedings of the ASCE Conference on Shear Strength of Coesive
Soils BoulderColorado p 503-532 1960
BISHOP AW HENKEL DJ The measurement of soil properties
in the triaxial test Editora EArnold London 227p 1957
BISHOP AW HIGTH DW The value of Poissonrsquos ratio in satured
soils and rocks stressed under undrained conditions Geacuteotechnique
v26 n3 p 369-384 1977
BISHOP AW SKEMPTON AW The measurement of the shear
strength of Soils Geacuteotechnique v1 n2 p90-108 1950
BISHOP AW KUMAPLEY NK EL RUWAYIH The influence
of pore-water tension on the strength of clay Philosophical
Transactions of the Royal Society of London A Mathematical and
Physical Science volume 278 pages 511-554 number 1286 Published
by the Royal Society 6 Carton House Terrrage London 1975
BISHOP AW WEEB DL LEWIN PI Undistarbed samples of
London clay from the Ashford Common shaft strength-effective
stress relationships Geacuteotechnique 15 No1 p 1-31 1965
BISHOP AW WESLEY LD A hydraulic triaxial apparatus for
controlled stress path testing Geacuteothechnic 25 p 657-670 1975
207
BISHOP A W Shear strength parameters for undisturbed and
remoulded soils specimens In Stress-strain behaviour of soils pp 3-
58 (edR H G Parry) London 1972
BISHOP AW The influence of an undrained change in stress on
pore pressure in porous media of low compressibility
Geacuteotechinique v23 n3 p432-442 1973
BISHOP AW The influence of system compressibility on the
observed pore pressure response to an undrained change in stress in
satured rock Geacuteotechnique v26 n2 p317-330 1976
BISHOP A W GREEN G E The influence of end restraint on the
compression strength of a cohesionless soil Geacuteotechnique 15 No 3
p243-266 1965
BJERRUM L Problems of soil mechanics and construction on soft
clays and structurally unstable soils Proc 8th International
Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol3 p
109-159 1973
BJERRUM L Engineering geology of Norwegian marine clays
Geotechnique 27 2 p 81-118 1967
BOEHL PEG Dilatocircmetro de MARCHETTI (DMT) Atualizaccedilatildeo
da revisatildeo bibliograacutefica Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre
ensaios geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 104 p 2005
BOEHL PEG Anaacutelise estatiacutestica por testes de hipoacuteteses sobre a
eficaacutecia e eficiecircncia dos dados obtidos atraveacutes dos ensaios de campo
DMT CPT amp SPT Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre ensaios
geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 85p 2005
BOEY CF CARTER JP Mechanical testing of artificial cement
carbonate soil Proc5 th Aust NZ Geomech Conf Sydnei p 145-
149 1988
BOLTON MD The strength and dilatancy of sands Geacuteotechnique
36 No1 p 65-78 1986
208
BOLTON M A Guide to Soil Mechanics Macmillan Publishers Ltd
London UK 439 p1979
BOLTON MD DASARI GR The small strain stiffness of a
carbonate stiff clayCUEDD-SOILSTR279 p 109-114 1994
BOWLES JE Physical and Geotechnical Properties of Soils MC
Graw-Hill USA 478p 1979
BOWLES JE Engineering Properties of Soils and Their
Measurement 2d ed McGraw-Hill Book Company New York 215p
1978
BRESSANI LA Experimental properties of bonded soils PhD
Thesis Imperial College of Science and Tecnology London 459p
1990
BRESSANI LA VAUGHAN PR The effect of laboratory test
technique on the measured properties of weakly bonded soil Proc12
th Int Conf Soil Mech amp FdnEngng Rio de Janeiro 1 p17-20
1989
BRITISH STANDARDS INSTITUTION Methods of test for soils civil
engineering purposes BS 1377 London 63p 1975
BRITH STANDARDS INSTITUTION Code of practice for
foundations BS 8004 London 1986
BRITSH STANDART 1881 Test for indirect tensile strength of
cylinders part 4 p23-25 1970
BURLAND JB On the compressibility and shear strength of
natural clays Geacuteotechnique v 40 n3 p329-378 1990
CARNEIRO FL Um novo meacutetodo para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo dos concretos In 3ordf Associaccedilatildeo Brasileira de
Norma Teacutecnicas ABNT Satildeo Paulo p 126-129 1943
CARNEIRO FLLB BARCELLOS A Concrete tensile strength
Int Asoc Testing Res Lab Paris Fr Bull No 13 pp 97-127 1953
209
CARUSO JUNIOR F Mapa geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina
Porto Alegre Centro de Geologia Costeira e Oceacircnica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (Notas teacutecnicas) n6 28p dez 1993
CASAGRANDE A Research on the ATTERBERG limits of soils
Public Roads 13 Washington DC p17-19 1932
CASAGRANDE A Classification and identification of soils
Trasactions ASCE Vol 113 p 901-991 1948
CASAGRANDE A The structure of clay and its importance in
foundation engineering J Boston Soc Civ Engrs Apr p168-209
1932
CASAGRANDE A CARRILHO N Shear Failure of Anisotropic
Materials Boston Soc Of Engns 31 p74-87 1944
CHEN FH Foundations on expansive soils 2ed Amsterdam
Elsevier Science Publications 463p 1988
CHIOSSSI NJ Geologia aplicada agrave engenharia Satildeo Paulo USP ndash
Grecircmio Politeacutecnico p103-110 1979
CLOUGH W SITAR N BACHUS RC Cement sands under static
loading Journal of Geotechnical Engineering 107 6 p799-817 1981
CLOUGH GW SITAR N BACHUS RC RAD NS Cemented
sands under static loading Journal of Geotech Engerg Div ASCE
107(6) p799-817 1981
CLOUGH GW KUCK WM KASALI G Silicate stabilized
sands Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1979 Vol
105 No1 p65-82 1979
COLLINS K McGOWN A The form and function of microfabric
features in a variety of natural soils Geotechnique Vol24 No2
P223-254 1974
COOP MR The mechanics of uncement carbonate sands
Geacuteotechnique 40 No4 p607-626 1990
210
COOP MR ATKINSON The mechanics of cement carbonate
sands Geacuteotechnique 43 No 1 p53-67 1993
COVOLO I PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOacuteLICA DO RIO
GRANDE DO SUL ndash PUCRS ndash ESCOLA POLITEacuteCNICA - ECV-
Apostila de resistecircncia ao cisalhamento de solos tropicais e engenharia de fundaccedilotildees 100p 1996
COSTA FILHO LMF DE CAMPOS TMP Anisotropy of a
gneissic residual soil In IX Panamerican Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering Vina Del Mar v1 p51-61
1991
CRUZ PT 100 barragens brasileiras casos histoacutericos materiais de
construccedilatildeo projeto Satildeo Paulo Oficina de textos 645p 1996
CUCCOVILLO T COOP MR Yielding and pre-failure
deformation of structure sands Geotechnique Vol47 No3 p481-
508 1997
CUCCOVILLO T COOP MR Characterising the elastic response
of very stiff coarse grained soils The Geotechnics of Hard Soils-Soft
Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol1 p 491-496 1998
DALLA ROSA F Comportamento mecacircnico de um solo cimentado
curado sob tensatildeo em ensaios triaxiais Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Porto Alegre RS-BR
104p 2006
DIAS RD Geomecacircnica dos solos lateriticos do sul do Brasil In
Coloacutequio de Solos Tropicais e Subtropicais e suas Aplicaccedilotildees em
Engenharia Civil Porto Alegre ndash RS CPGECUFRGS e CPGECUFSC
Relatoacuterio teacutecnico p96-120 1988
DIAS RD GEHLING MYY Consideraccedilotildees sobre solos porosos
tropicais Porto Alegre Escola de Engenharia da UFRGS (CT-A-
54)59p 1983
DE PK FURDAS B Discussatildeo Geotechnique 23 numero 2 p203-
218 1973
211
DELGADO A Influencia de la trayectoria de las tensiones en el
comportamiento de latildes arcillas expansivas y de los suelos
colapsables en el laboratorio y en el terreno Sevillia Universidad de
Sevillia 564p (Tese de Doutorado) 1986
DESCHAMPSO Memoacuterias da Nossa Terra e Nossa Gente Ediccedilatildeo
do autor Satildeo Pedro de Alcacircntara Santa Catarina 223p 2005
Dicionaacuterio de ciecircncias EXITUS Mirador Internacional Enciclopeacutedia
Britacircnica do Brasil ndash Satildeo Paulo 283p 1978
DOBEREINER L Geotecnia de arenitos brandos Satildeo Paulo
Associaccedilatildeo Brasileira de Geologia de Engenharia 52p (Siacutentese de tese
08) 52p 1987
DOBEREINER Let al Processos de alteraccedilatildeo em rochas argilosas
de algumas formaccedilotildees brasileiras In CBGE 6 COBRANSEG 9
SalvadorAnaisSatildeo Paulo ABGE ndash ABMS 1990v1 p145-162 1990
DONATH FA Strength variation and deformation behaviour in
anisotropic rocks Proceedings of the Inteernational Conference on the
State of Sress in the Earthrsquos Crust 281-297 EdWR Judd American
Elsevier Publishing Company New York 1964
DRUCKER DC Conventional and unconventional plastic response
and representation Applied Mechanics Reviews 41151ndash167 1988
DRUCKER DC GIBSON RE HENKEL DJ Soil mechanics and
work-hardening Theories of plasticity ldquo Transactions ASCE
Vol122 Paper No2864 p338-346 1957
DUPAS JJ PECKER A Static and dynamic properties of sand-
cement Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE 105
p419-436 1979
ESCARIO V SAacuteEZ J The shear strength of partly saturated soils
Geacuteotechnique v36 n3 p453-456 1986
FANG H CHEN WF New method for determination of tensile
strength of soil presented at 50th Annual Meeting o the Highway
Research Board held at Washington DC n345 p62-68 1971
212
FARJALLAT JES Estudos experimentais sobre desagregaccedilatildeo de
rochas basaacutelticas Satildeo Paulo Tese (Doutorado) ndash Instituto de
GeociecircnciasUSP 1971
FARJALLAT JES Relato sobre o tems (desagregabilidade de
rochas e problemas relativos agrave sua aplicabilidade) In SEMANA
PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4 1972 Satildeo Paulo Anais
Satildeo Paulo Assoc Paulista Geol Aplicada p19-54 1972
FERREIRA SRM Colapso e expansatildeo de solos naturais natildeo
saturados devidos agrave inundaccedilatildeo Rio de Janeiro Universidade Federal
do Rio de Janeiro 379p (Tese de Doutorado) 1995
FERREIRA SM FERREIRA MGVX Mudanccedilas de volume
devido agrave variaccedilatildeo do teor de aacutegua em um vertissolo no seminaacuterio de
Pernambuco R Bras Ci Solo p33779-7912009
FLINT RF Glacial and quaternary geology Wiley amp Sons New
York 892p 1971
FELLENIUS W Erdstatische Berechnungen mit Reibung und
Kohaesion (adhesion) und unter Ammahme Kreiszylindrischer Gleitflachen Ernst e Sohn Berlim 1927
FOOKES PG The geology of carbonate soils and rocks and their
engineering characterization and description Proc Int Conf
Calcareous Sediments Perth 2 p787-806 1988
FOOKES PG VAUGHAN PR 1986 A handbook of engineering
geomorfhology Surrey University Press
FREDLUND DG VANAPALLI SK Shear Strength of
unsaturated soils University of Saskatchewan Canada Lake Head
University Canadap329-361 1995
FREDLUND DG MORGENSTERN NR Stress state variables for
unsatured soils Geotechnical Engineering Division ASCE 103GT5
p447-466 1977
FREDLUND DG RAHARDJO H Soil mechanics for unsaturated
soils John Wiley and Sons INC New York 1993
213
GENS A NOVAR Conceptual bases for a constitutive model for
bonded soils and weak rocks Proc Int Symp On GeotechEngergof
Hard Soils-soft Rocks Balkema Rotterdam The Netherlands Vol1 pp
485-494 1993
GENS A Unsatured soils recent developments and applications
Shear Strength Civil Engineering European Courses Programme of
Continuing Educations Barcelona 1993
GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP WORKING
PARTY REPORT The description and classification of weathered
rocks for engineering puposes Quaterly Journal of Engineering
Geology V28 p207-242 1995
GRIM RE Clay mineralogy 2nd Ed McGraw-Hill New-York
596p 1968
GRIM RE Applied clay mineralogy McGraw-Hill New York 422p
1962
GREENWOOD JA WILLIAMSON JPB Contact of nominally
flat surfaces Proc Soc A 295 p300-319 1966
GREENWOOD JA TRIPP JH The elastic contact of rough
spheres JApplMech ASME 34 (1) 153-159 1967
GUERRA AT GUERRA AJ Novo dicionaacuterio geoloacutegico-
geomorfoloacutegico Rio de Janeiro 652pil 1977
HAERIS M SEIPHOORI A The behavior of a limy cement
gravely sand under static loading ndash case study of Tehran alluvion
EJGE VOL13 10p 2008
HAERI SM HAMIDI A The effect of cement contet of shear
behaviour of a cement gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical
Engineering 2005 Vol10 NoE pp XX Tehran 8p 2003
HAERI SM HAMIDI A ASGHARI E HOSSEINI SM TOLL
DG The mechanical behaviour of a cement gravely sand cement
with different cement types Proceedings of 57 th Canadian
Geotechnical Conference Quebec Session 3E 13-20p 2004
214
HAERI SM HOSSEINI SM TOLL DG YASROBI SS
Experimental study of the behaviour of a cement gravely sand
Geothechnical and Geological Engineering Journal Vol23 No5
pp537-560 2005b
HAERI SM YASREBI S ASGHARI E Effects of cementation on
the shear strength parameters of Tehran alluvion using large direct
shear test Proceedings 9th IAEG Congress Durban South Africa 519-
525p 2002
HAMIDI A HAERI SM Critical state concepts for a cement
gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical Engineering Vol10
NoE 1-12p 2005
HASEGAWA H IKEUTY M On the tensile strength of disturbed
soils Symposium on rheology and soil mechanics j Kravtchenko and
PM Sirieys eds Springer- Verland Berlin West Germany p405-
412 1966
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv1 Soil
classification and compaction tests A Halsted Press Book John Wiley
amp Sons 300p 1985a
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv2 Permeability
Shear Strength and Compressibility Tests A Halsted Press Book
John Wiley amp Sons 400p 1985b
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv3 Effective Stress
Tests ELE International Limited Pentech Press London UK 300p
1985c
HERTZ H J Reine und angewandte Mathematik 92 156-171 ( For
English translation see miscellaneous papers ed By Hertz H) Jones and
Schott London Macmillan 1896
HIGASHI RAR Metodologia de uso e ocupaccedilatildeo dos solos de
cidades costeiras brasileiras atraveacutes de SIG com base no comportamento geoteacutecnico e ambiental 486p tese (doutoramento em
engenharia civil) Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis
SC 2006
215
HYPOLITO R Estudo experimental de alteraccedilatildeo intempeacuterica de
diabaacutesios Satildeo Paulo Universidade de Satildeo Paulo (Tese de Doutorado)
103p 1972
HYPOLITO R VALARELLI JV Alteraccedilatildeo experimental de
diabaacutesios In SEMANA PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4
1972 Satildeo Paulo AnaisSatildeo Paulo Associaccedilatildeo Paulista de Geologia
Aplicada p103-122 1972
HOULSBY GT A study of plasticity theories and their application
to soils PhD Thesis University of Cambridge14 482p 1981
HOULSBY GT Critical State Models and Small-Strain Stiffnes
Developments in Theorical Geomechanics Procceedings of the Booker
Memorial Symposium Sydnei 16-17 November Balkema ISBN 90
58091589 p259-312 1982
HOLTZ RD KOVACS WD An Introduction to Geotechnical
Engineering Prenticel Hall Englewood Cliffs New Jersey USA
733p 1981
HUANG JT AIREY DW Properties of artificially cemented
carbonate sand ASCE J Geotech Geoenviron Eng 124(6) p492ndash
499 1998
HUANG JT AIREY DW The manufacture of cement carbonate
soils Research report R631 University of Sydney 8p 1991
HUMMES R A M Compressibilidade e resistecircncia ao
cisalhamento de rejeitos de beneficiamento de carvatildeo mineral em
equipamentos de grandes dimensotildees Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis 187p 2007
IAEG COMISSION ldquo ENGINEERING GEOLOGICAL MAPPINGrdquo
Classificaccedilatildeo of rocks and soils for engineering geology mapping
Part 1 rock and soil materials Bulletin of the International
Association of Engineering Geology Krefeld v19 p364-371 1979
216
ISMAIL MA Strength and deformation behaviour of calcite-
cemented calcareous soil PhD Thesis The University of Western
Australia (submitted) 2000
ISMAIL MA JOER HA RANDOLPH MF Sample preparation
technique for artificially cemented soils ASTM Geotechnical Testing
Journal - June 2000 Issue sandrdquo Proc Int Geological Congress
Beijing China p171-177 2000
ISMAIL M A JOER H A SIM W H RANDOLPH M F Effect
of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil J
Geotech Eng ASCE 128(6) 520ndash529 2002
ISRM Rock Characterization testing and Monitoring ndash ISRM
Suggested Methods Pergamon Press London 211p 1981
INGLES OG FRYDMAN S An examination of some methods for
strength measurement in soils Proceedings fo the forth Australian-
New Zealand Confefrence soil Mechanics and Foundation Engineering
p 213-219 1963
INGLES OG Bonding forces in soils Part3 A theory of tensile
strength for stabilized and naturally coherent soils ldquo Proceedings of
the first conference of the Australian Road Research Board VolI
p1025-1947 1962
JARDINE RJ One perspective of the prefailure deformation
characteristics of some geomaterials Proceedings of international
symposium on pre-failure deformation characteristics of geomaterials
Sapporo p151-182 Rotterdam Balkema 1985
JARDINE RJ SYMES MJ BURLAND JB The measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique v34 p 323-340
1984
JARDINE RJ POTTS DM FOURIE AB BURLAND JB
Studies of the influence of non-linear stress-strain characteristics in soil-structure interaction Geacuteotechnique 36 3 p377-396 1986
JOHNSON KL Contact mechanics Cambridge Uni Press 452p
1985
217
JUSTO JLA DELGADO A RUIZ J The influence of stress-path
in the collapse-swelling of soils at the laboratory In
INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS 5
Adelaide Proceedings p67-71 1984
KENNY TC The influence of mineralogical composition of
residual strength of natural soils Proceedings of Oslo Geotechnical
Conference on the Shear strength Properties of Natural Soils and Rocks
Vol I p 123-129 1967
KARMAKAR S SHARMA J KUSHWAHA RL Critical state
elasto-plastic constitutive models for soil failure in tillage ndash A
review Agricultural and Bioresource Engineering Department and
2Department of Civil asnd Geological Engineering University of
Saskatchewan Saskatoon Saskatchewan Canada S7N 5A9 Volume 46
2004 CANADIAN BIOSYSTEMS ENGINEERING PAG 219-223
2004
KAVVADAS M ANAGNOSTOPOULOS A A framework for the
behaviour of the cement Corint marl In INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON GEOTHECNICAL ENGINEERING OF HARD
SOILS ndash SOFT ROCKS Athens ProceedingshellipRotterdam
AABalkema v1 p577-583 1993
KRISHNAYYA AVG EISENSTEIN Z MORGENSTERN N
Behavior of compacted soil in tension Journal of the geothechnical
engineering divison GT9 ASCE p 1051-1061September 1974
KRISHNAYYA AV G EISENSTEIN Z Brazilian tensile test for
soils CANGEOTECHJVOL11 pp 632-6411974
LADE PV DUNCAN JM Elastoplastic stress-strain theory for
cohesionless soil Journal of the geotechnical engineering division
GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Geotech Engerg Div ASCE 104(12) p1449-
1465 1989
LADEIRA FL MINETTE E A quantificaccedilatildeo da alteraccedilatildeo e da
alterabilidade de rochas In CONGRESSO BRASILEIRO DE
218
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 Belo Horizonte ABGE V3
p351-3581984a
LADEIRA FL MINETTE E Iacutendices fiacutesicos de alteraccedilatildeo na
quantificaccedilatildeo de alterabilidade de rochas In CONGRESSO
BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 1984 Belo
Horizonte Anais Belo Horizonte ABGE v3 p359-366 1984b
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Saxena SK and Lastrico RM(1978) ldquoStatic
properties of lightly cemented sandrdquo Journal of Geotech Engerg Div
ASCE 104(12) p1449-1465 1989
LAFEBER F Soil structure concepts Engineering Geology Vol 1
No 4 pp261-290 1966
LAGOIA R BURLAND JB DELAGE P Pre-yield behaviour of
the Gravina calcarenite at small strains The Geotechnics of Hard
Soils-Soft Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol 2 pp 629-636
1998
LAGOIA R NOVA R A constitutive model for soft rocks In
International Symp On Geotechnical Engineering of Hard Soils ndash Soft
Rocks AthensProceedingshellipRotterdam AA Balkema 1 p625-632
1993
LAMBE WT WHITMAN RV Soil mechanics New York John
Wiley amp Sons 533p 1969
LAMBE TW Soils Testing for Engineers John Wiley amp Sons Inc
The Massachusetts Institute of Technology USA 165p1951
LAMBE TW Methods of estimating settlement Journal of
Geotechnical Engineering Division ASCE P47-71 1964
LEINZ V Guia para determinaccedilatildeo de minerais (por) Viktor Leinz e
Joatildeo Ernesto de Souza Campos 5ordf ed revista e ampliada Satildeo Paulo
Editora Nacional 61p 1974
LEME RAS Dicionaacuterio de engenharia geoteacutecnica ndash Inglecircs-
Portuguecircs Satildeo Paulo 159p 1977
219
LEROUEIL S VAUGHAN PR The general and congruent effects
of structure in natural soils and weak rocks Geacuteotechnique 40 No 3
467-488 Lubliner J Plasticity Theory MacMillan New York 1990
LEROUEIL S MAGNAN JP TAVENAS F Remblais sur argyles
molles Technique et Documentation Lavoisier Paris p1-342 1985
LIU C EVETT JB Soils and foundations 3rded Englewood Cliffs
Prentice Hall USA 465p 1992
LIU C EVETT JB Soil Properties Testing Measurement and
Evalution ndash 3rd The University of North Carolina at Charlotte ed
Prentice Hall Inc New Jersey USA 404p 1997
LORET A ALONSO EE Consolidation of unsaturated soils
including swelling and collapse behavior Geacuteotechnique v30 n4
449-447 1980
LUMB P The properties of decomposed granito Geotechnique
vol12number 3 226-243 1962
MACCARINI M Laboratory Studies of a weakly bonded artificial
soil Ph D Thesis Imperial College of Science and Technology
London UK 323p 1987
MACCARINI M TEIXEIRAVH TRICHEcircS G 1989 Bonding
properties of a residual soil derived from diabase ICSMFE Rio de
Janeiro vol1 pp525-528
MACCARINI M Ensaios triaxiais e cisalhamentos direto de um
solo residual jovem derivado de gneisse Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Pontifiacutecia
Universidade Catoacutelica do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 276p1980
MACCARINI M Algumas consideraccedilotildees sobre a mecacircnica dos solos
residuais Trabalho submetido como parte dos requisitos para
participaccedilatildeo de concurso para Professor Titular da Universidade Federal
de Santa Catarina 98p 1993
MACIEL FILHO CL Introduccedilatildeo agrave geologia de engenharia Editora
da UFSM CPRM Brasilia 1994
220
MACIEL FILHO CL Caracterizaccedilatildeo geoteacutecnica das formaccedilotildees
sedimentares de Santa Maria Rio de Janeiro Universidade Federal do
Rio de Janeiro (Dissertaccedilatildeo de Mestrado) 123p 1977
MALANDRAKI V TOLL D G Drained probing triaxial tests on a
weakly bonded artificial soil Geotechnique London 50(2) 141ndash151
2000
MARSHALL CE The physical chemistry and mineralogy of soils
Vol 1 soil materials Wiley New York 400p 1964
MATSUO S NISHIDA K Physical and chemical properties of
decomposed granite soil grains Soil and foundations Vol8 number 4
10-20 1968
MCDOWELL GR BOLTON MD Micro mechanics of elastic soil
Soils and foundations Japanese Geothechnical Society Vol 41 No6
147-152 Dec 2001
MELLO VFB Quiacutemica colloidal e algumas propriedades das
argilas Revista Politeacutecnica Ano XLVII n 160 Satildeo Paulo p31-37
1951
MELLO V FB Apreciaccedilotildees sobre a Engenharia de Solos aplicaacutevel
a solos residuais Procof the 3rd Southeast Asian Conference on Soil
Engineering Traduccedilatildeo n9 da ABGE p489-494 1973
MELLOW M HAWKES I Measurement of tensile strength by
diametral compression of discs and annuli Engineering Geology
Vol5 No3 Oct pp173-225 1971
MENEZES RS DOBEREINER L Estudo da alterabilidade de
siltito maciccedilo da Formaccedilatildeo Rio Bonito ndash Santa Catarina Solos e
Rochas Satildeo Paulo v14 (1) p41-54 1991
MENDONCcedilA MB Comportamento de solos colapsiacuteveis da regiatildeo
de Bom Jesus da Lapa ndash Bahia Dissertaccedilatildeo de Mestrado
Universidade Federal do Rio de Janeiro 270p1990
MITCHELL JK Fundamentals of soil behaviour New York USA
Ed John Wiley amp Sons 422p 1976
221
MICHELL JK SOLYMAR ZV Time-dependent strength gain in
freshly deposited or densified sand J Geotech Div AmSoc Civ
Engrs 110 GT11 1559-1576 1984
MURTHY VNS Geotechnical Engineering Principles and
Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering Marcel
Dekker Inc New York 1029p 2003
NEWMAN DA BENETT DG The effect of specimen size and
stress rate for tha brazilian test ndash A statical analyses Rock
mechanics and rock engineering vol23 pp 123-134 1990
NOGAMI JS VILLIBORDF Identificaccedilatildeo expedita dos grupos de
classificaccedilatildeo MCT para solos tropicais X Congresso Brasileiro de
Mecacircnica dos Solos e Engenharia de Fundaccedilotildees v4 Foz do Iguaccedilu
PR ABMSP1293-1300 1994
OBERT L DUVALL WI Rock Mechanics and the Design of
Structure in Rock John Wiley and Sons New York pp94-98 1967
ODA M Initial fabrics and relations to mechanical properties of
granular material Soils and foundations Vol12 No1 p17-36 1972
ODA M KONISHI J Microscopic deformation mechanics in
granular materials in simple shear Soils and Foundation v14 n4
p25-38 1974
OrsquoROURKER TD CRESPO E Geotechnical properties of
cemented volcanic soil ASCE J Geotech Eng Div 114(10) p1126ndash
1147 1988
PARCHER JV MEANS RE Physical properties of soils Charles
Merril 464p 1964
PASTORE EL Maciccedilos de solos saproliacuteticos em fundaccedilatildeo de
barragens de concreto-gravidade Tese de Doutoramento EESatildeo
CarlosSP 1992
POULOS HG The mechanics of calcareous sediments Proc 5th
Aust NZ GeomechConf Sydney p8-41 1989
222
POULOS HG DAVIS EH Elastic solutions for soil and rock
mechanics John Wiley New York 411p 1974
PRADO H Solos do Brasil gecircneses morfologia classificaccedilatildeo e
levantamento 2ed ver E ampl - Piracicaba 2001
PRIETTO P D M Estudo do comportamento mecacircnico de um solo
artificialmente cimentado Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia) ndash
Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universidade Federal do
Rio Grande do Sul Porto Alegre 150p1986
PRIETTO P D M Comportamento tensatildeo-dilatacircncia de solos
cimentadosuma abordagem teoacuterico experimental Tese (Doutorado
em Engenharia) PPGEC Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre230p 2004
PREacuteVOST JH HOumlEG K Soil mechanics and plasticity of strain
softening JOURNAL OF THE GEOTHECNICAL ENGINEERING
DIVISION 25 11157 GT3 MARCH No2 259-278 1975
PUZRIN AM BURLAND JB A logarithmic stress-strain function
for rocks and soils Geacuteotechnique 46 No 1 157-164 1996
RAIMUNDO H A Aspectos Geoteacutecnicos e Pluviomeacutetricos
Associados a Instabilidade de Encostas em Florianoacutepolis
Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash Escola de Engenharia
Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universiade Federal
de Santa Catarina 325p 2002
REIS RM Comportamento Tensatildeo-Deformaccedilatildeo de dois Horizontes
de um Solo Residual de Gnaisse Tese (Doutorado) ndash Escola de
Engenharia de Satildeo Carlos ndash Universidade de Satildeo Paulo 198p 2004
REIS RM AZEVEDO RF Anisotropic Study of Residual Soil
Based on Cubic Triaxial Test Results In XI PANAMERICAN
CONFERENCE OF SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS
ENGINEERING 1999 Foz do IguaccediluV1 P141-146
ROSCOE KH The influence of strains in soil mechanics 10th
Rankine Lecture Geotecnique London England Vol20 No2 p129-
170
223
ROSCOE KH BURLAND JB On the generalized stress-strain
behavior of Wet clay Engineering Plasticity JHeyman and FA
Leckie EdsCambridge University Press Cambridge England pp535-
609 1968
ROSCOE KH SCHOFIELD AN WROTH CP On the yielding
of soilsrdquo Geotechnique London England Vol8 No1 pp22-52 1958
ROWE P W The stress dilatancy relation for static equilibrium of
an assembly of particles in contact Proc R Sot 269A 5OG-527
1962
ROWE P W The relation between the shear strength of sands in
triaxial compression plane strain and direct shear GPotechnique 19
No 1 75-86 1969
ROWE P W Theoretical meaning and observed values of
deformation parameters for soil In Stress strain behaviour of soils
pp 143-194 (ed R H GParrv) London Foulis 1972
ROWE PW The relevance of soil fabric to site investigation
pratice Geotechnique Vol22 No2 pp 195-300 1972
ROUAINIA M WOOD M A kinematic hardening constitutive
model for natural clays with loss of structure Geotechnique 50 (2)
p153-164 2000
SALGADO R BANDINI P KARIM A Shear Strenght and
Stiffness of Silty and Sand Journal of Geothecnical and
Geoenvironmental Engineering ASCE 126(5) p451-462 May 2000
SANDRONI SS Sampling and testing of residual soils in Brazil In
sampling and testing of residual soils A Review of International
Practice Ed Brand E W and Philipson H B Scorpion Press Hong
Kong p31-50 1985
SANDRONI SS Stress relief effects in gneissic saprolitic soils 1st
Int Conf In Geom In Trop Later and Saprol Soils Vol 3 290-296
Brazil 1985
224
SANGREY DA Naturally cement sensitive soils Geacuteotechnique
v22 n1 p139-152 1972
SANTOS GT Integraccedilatildeo de informaccedilotildees pedoloacutegicas Geoloacutegicas e
Geoteacutecnicas Aplicadas ao Uso do Solo Urbano em Obras de
Engenharia Tese (Doutorado em Engenharia Civil) ndash Escola de
Engenharia Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS 209p
1997
SANTOS GIT DIAS RD Cadastro Geoteacutecnico dos Solos do
Municiacutepio de Florianoacutepolis ndash SC Inc II Congresso Brasileiro de
Cadastro Teacutecnico Multifinalitaacuterio p77-84 1996
SAXENA SK LASTRICO RM Static properties f lightly-cement
sand Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1041449-
1464 1978
SCHENCK H Theories of engineering experimentation Third
edition Hemisphere Publishing Corporation New York USA 302p
1979
SCHOFIELD AN WROTH CP Critical State Soil Mechanics
London McGraw Hill 310p 1968
SCHOFIELD PR The pf of water in soil Transactions of the 3rd
International Conference on Soil Science Oxford p37-48 1935
SCHREIMER HD Volume change of compacted highly plastic
African clay Ph D Thesis Imperial College University of London
313p 1988
SCHMERTMANN JH OSTERBERG JO An experimental study
of the development of cohesion and friction with axial strain in
satured Cohesive Soils Proc ASCE Research Conference on the Shear
Strength of Coesive Soils Bouder Colipp 643-694 1960
SCOTT CR An Introduction to soil mechanics and foundations
Applied Science Publishers Ltda 3 ed London 406p 1980
225
SEED HB WOODWARD RJ LUNDGREN R Fundamental
aspects of the ATTERBERG limits Journal Soil Mechanics and
Fondations Division ASCE Vol90 NoSM 6 pp 75-105 1964b
SHANKERNB KRISHNAVS Laboratory Studies on Shear
Strength of Expansive Clays Proc Ind Geothec Conf
Vishakhapatnam DecVol 1 p155-158 1989
SIM WH Artificially cemented calcareous soil a comparative
study Undergraduate HonoursThesis The University of Western
Australia 1999
SIMONS NE MENZIES BK Introduccedilatildeo agrave engenharia de
fundaccedilotildees Traduccedilatildeo Luciano JMoraes Jr Rio de Janeiro Editora
Interciecircncia 199p 1981
SMITH GN Elements of soil mechanics Sixth edition Oxford BSP
PROFESSIONAL BOOKS London UK528p 1990
SKEMPTON AW The pore-pressure parameters A and B
Geacuteotechnique 4 No 4 143-147 1954
SKEMPTON AW Significance of Terzaguirsquos Conference of
effective stress in from Theory to practice in soil mechanics pp 42-53
Wiley New York 1960a
SKEMPTON AW Effective stress in soils Conference and Rocksrdquo
Proceedings of Conference on Pore pressure and suction in soils
Butterworths London pp 4-16 1960b
SOARES JMD BICA AVD BRESSANILA MARTINS FB
1994 Mediccedilatildeo local de deformaccedilotildees utilizando sensores de efeito
Hall Solos e Rochas v17 n3 p183-188
SKINNER A E A note on the influence of interparticle friction on
the shearing stress of random assembly of spherical particles
Geacuteothecnique v19 p150-157 1969
SOWERS GF Engineering properties of residual soils derived from
igneous and metamorphic rocks 2nd Pan AmConf on Soils Mech
And Found EngVol I 39-62 1963
226
TARBUK EJ LUTGENS FK TASA D Earth An introduction to
Physical Geology New Jersey Prentice Hall 752p 1996
TEIXEIRA W et al Decifrando a terra Satildeo Paulo Oficina de textos
2000 Reimpressatildeo 557p 2001
TERZAGHI K The shearing resistance of satured soils Proceedings
of the 1st International Conference on Soil Mechanics Cambridge v1
p54-56 1936
TERZAGHI K Theorical soil mechanics 1 ediccedilatildeo John Wiley and
Sons New York 510p 1943
TERZAGHI K Stress conditions for the failure of saturated
concrete and rock Proc AmerSocTesting Materialsv45 p777-801
1945
TERZAGHI K PECK RB MESRI G Soil mechanics in
engineering practice 3 rd EdWilley-Interscience 659p 1996
TSCHEBOTARIOFF GP Fundaccedilotildees estruturas de arrimo e obras
de terra MC-Graw Hill do Brasil237p 1978
TSCHEBOTARIOFF GP WARD ER DE PHILLIPPE AA 1953
The tensile strength of disturbed and recompacted soils Proceedings
of Third Internacional Coference on Soil Mechanics and Foundation
Engennering International Society for Soil Mechanics and Foundation
Engineering Vol 1 pp 207-210
SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA ndash UFPR -
CURSO DE GRADUACcedilAtildeO EM GEOLOGIA -
wwwgeologiaufprbr 2008
GERSCOVICH D UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO ndash UERJ ndash FEN-PGE-CIV- Notas de aula
wwwenguerjbr~denise 2008
URIEL S Brazilian tensile test for soils DiscussionCAN
GEOTECH JVOL11 pp 540-541 1974
227
URIEL S SERRANO AA Geotechnical properties of two
collapsible soils of low bulk density at the site of two dams in
Canary Islands SpainProc 8th ICSMFE vol 22 p251-264 1973
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil Proceedings of the 3rd International
Conference on Soil Mechanics and Foundations Enginnering Zurich
V1p67-71 1953
VARGAS M Origem propriedade e natureza dos solos naturais
indeformados COPPEUFRJ 1970
VARGAS M Introduccedilatildeo agrave mecacircnica dos solos Satildeo Paulo MCGraw-
Hill do Brasil Ltda Edda Universidade de Satildeo Paulo 509p 1977
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil 3 rd ICSMFE Switzerland volI pp 84-
90 1971
VAUGHAN PR Mechanical and hydraulic properties of tropical
lateritic and saprolitic soils particutarly as related to their structure and mineral components First International Conference on
Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils Brasilia Brasil
ABMS Vol3 p231-263 1985
VAUGHAN PR Keynote paper characterising the mechanical
properties of in-situ residual soil Proceedings of the 2nd International
Conference on Geomechanics in Tropical Soils Singapore p469-487
1988
VAUGHAN PR MACCARINI M MOKHTAR SM Indexing the
engineering properties of residual soils Quart J Engng Geol 21 No
1 69-84 1988
VAUGHAN PR KWAN CW Wheathering structure and in situ
stress in residual soil Geacuteotechnique v34 n1 p 43-59 1984
VERRUIJT A Soil mechanics Delft University of technology 315p
2006
228
VERRUIJT A Off Shore soil mechanics Delft University of
technology 204p 2006
VIGGIANI G ATKINSON JH Stiffnes of fine-grained soils at very
small strains Geacuteotechnique 45 (2) 249-265 1995
WALLACE KB Structural behaviour of residual soils of the
continually wet highlands of Papua New Guine Geotecnique Vol 23
number 2 203-218 1973
WESLEY LD Geotechnical engineering in residual soils John
Wiley amp Sons Inc New Jersey USA 272p 2010
WOOD DM Soil behavior and critical state mechanics Cambridge
University Press Cambridge UK 462p 1990
WOOD D M Soils Behaviour and Critical State Soil Mechanics
Cambridge University Press Cambridge United Kingdon 462p 1990
WROTH CP HOULSBY GT Soil mechanics-property
characterisation and analysis procedures Proc 11th Conf Soil
Mech San Francisco 1 1-55 1985
ZIENKIEWICZ OC The finite element method in engnineering
science London Mc-Graw-Hill 521p 1971
ZIENKIEWICZ OC TAYLOR RL The finite element method 4th
ed London Mc-Graw-Hill 733p 1994
ALGUMAS OBSERVACcedilOtildeES SOBRE AS PROPRIEDADES
GEOTEacuteCNICAS DE SOLOS ESTRUTURADOS DERIVADOS DE
GRANITO DA GRANDE FLORIANOacutePOLIS
Dissertaccedilatildeo julgada adequada para a obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de MESTRE
EM ENGENHARIA CIVIL e aprovada em sua forma final pelo
Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil ndash PPGEC da
Universidade Federal de Santa Catarina ndash UFSC
Florianoacutepolis 4 de novembro de 2011
Prof Roberto Pinto Dr
Coordenador do PPGEC ndash UFSC
Comissatildeo Examinadora
Prof Marciano Maccarini PhD
Orientador ndash ECVUFSC
Prof Paulo Teixeira da Cruz Dr
USP
Prof Antocircnio Fortunato Marcon Dr
ECVUFSC
Prof Rafael Augusto dos Reis Higashi Dr
ECVUFSC
The mere formulation of a problem is far more often essential than its
solution which may be merely a matter of mathematical or experimental
skill
To raise new questions a new possibility to regard old problems
from a new angle requires creative imagination and marks real
advances in science
Albert Einstein 1925
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a todas as pessoas que de alguma forma
contribuiacuteram para a realizaccedilatildeo deste trabalho famiacutelia colegas e
servidores da UFSC UFRGS PUCRS e CIENTEC em geral
Em especial agrave minha famiacutelia esposa Kelly e filha Maria Nataacutelia
Mezzomo Boehl pelo amor compreensatildeo e apoio incondicional Para
meus pais Maria e Sylvio Boehl pela vida pelas incontaacuteveis ajudas
pelos exemplos passados e pelo esforccedilo realizado para minha educaccedilatildeo
Com gratidatildeo ao Professor Marciano Maccarini orientador desta
dissertaccedilatildeo pelo soacutelido conhecimento passado sobre fiacutesica dos solos e
suas aplicaccedilotildees no laboratoacuterio de mecacircnica dos solos ao longo desta
longa trajetoacuteria de mestrando e professor substituto pelas ideacuteias e
participaccedilotildees efetivas na pesquisa realizaccedilatildeo dos ensaios e
principalmente pela compreensatildeo
Agrave professora Isabel Covollo pela inicializaccedilatildeo e conceitos
fundamentais passados em mecacircnica dos solos aplicada agrave engenharia de
fundaccedilotildees A boa vontade do Professor Ivo Martorano pelo
conhecimento passado sobre mecacircnica do natildeo contiacutenuo fruto dos
inuacutemeros debates sobre o estado de tensotildees e deformaccedilotildees dos
materiais onde por sua vez nasceram ideacuteias que muito influenciaram
minha formaccedilatildeo Ao colega Doutorando Rodrigo Hummes igualmente
participante dos debates a quem devo tambeacutem agradecer pelo exemplo
e pelo produtivo conviacutevio acadecircmico Professor Paulo Cruz pelos
soacutelidos conhecimentos passados em solos e rochas principalmente
durante a realizaccedilatildeo do Curso de Especializaccedilatildeo em Barragens nesta
universidade Ao Professor Antonio Fortunato Marcon por tamanho
auxilio e apoio Ao geoacutelogo Victor Hugo Teixeira A Banca de
Professores pela boa vontade e colaboraccedilatildeo Ao engenheiro Cezar
Godoacutei pelo apoio nos ensaios de laboratoacuterio Aacute Saacutevio Vieira pela
colaboraccedilatildeo no levantamento dos dados topograacuteficos Em especial a boa
vontade e incontaacuteveis ajudas da secretaacuteria geral Marinea Vieira sem a
qual natildeo seria possiacutevel a realizaccedilatildeo do trabalho e principalmente agrave
Professora Janaiacutede Cavalcanti por acreditar que era possiacutevel e a todos
os funcionaacuterios do PPGEC em geral Aos moradores do Municiacutepio de
Satildeo Pedro de Alcacircntara pelo acolhimento em especial agrave Secretaria de
Educaccedilatildeo e Cultura em nome de Rosacircngela Laurentino pelo apoio
material
Por fim agradeccedilo ao meu paiacutes Brasil e CAPES pelas bolsas de
estudo cientiacutefico e apoio financeiro concedidas para realizaccedilatildeo da
pesquisa
RESUMO
BOEHL PEG Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades
geoteacutecnicas de solos estruturados derivados de granito da grande
Florianoacutepolis Florianoacutepolis 2011 PPGECUFSC
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geo-mecacircnico de alguns solos naturalmente
estruturados devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Estes solos satildeo de
origem residual oriundos de rocha matildee do clatilde graniacutetico (granito)
comuns na regiatildeo da grande Florianoacutepolis O objetivo principal do
trabalho eacute estudar o comportamento geo-mecacircnico das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas utilizando para isso o ensaio de compressatildeo diametral
(Brazilian test) A campanha laboratorial de ensaios envolveu 27 amostras
naturalmente estruturadas da regiatildeo da Grande Florianoacutepolis com
valores de iacutendice de plasticidade variando na faixa de 0 a 54
Inicialmente mediu-se a perda de massa do solo por imersatildeo em aacutegua
para se conhecer melhor a natureza das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas aleacutem
da caracterizaccedilatildeo dos mesmos Das 27 amostras iniciais apenas 7
permaneceram com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que
permaneceram intactas mediu-se a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes-
inundadas e naturais (6 amostras) Para se medir o valor dos paracircmetros
de resistecircncia ao cisalhamento realizaram-se ensaios de cisalhamento
direto em amostras indeformadas (7 amostras) nas condiccedilotildees inundadas
em dois planos ortogonais entre si concomitantemente analisando a
anisotropia e heterogeneidade Para complementar realizou-se
expansotildees nos solos submetendo o arcabouccedilo soacutelido a presenccedila de
aacutegua nos mesmos planos submetidos ao cisalhamento em amostras
estruturadas e desestruturadas
Foram identificados alguns fatores que alteram as cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas como os desconfinamentos amostragem e o
intemperismo Existem fortes indiacutecios de o intercepto coesivo (448 a
208 kPa) ser anisotroacutepico e maior na direccedilatildeo vertical Diminuir
enquanto as expansotildees aumentam Crescer conjuntamente com o teor de
umidade natural e ser vinculado agrave diferenccedila entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo
natural e apoacutes inundaccedilatildeo O acircngulo de atrito (266 a 416ordm) apresenta-se
com comportamento isotroacutepico dependente do iacutendice de vazios e da
fraccedilatildeo areia A resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28kPa) possui afinidade com o
intercepto coesivo aumentando conjuntamente com o mesmo A
tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios As expansotildees apresentam-se maiores e mais lentas
na direccedilatildeo horizontal do que na vertical sendo que as estruturadas satildeo
bem menores do que as desestruturadas
As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees satildeo maiores na direccedilatildeo vertical do que na horizontal
portanto satildeo mais preservadas proporcionando estruturaccedilatildeo do
arcabouccedilo soacutelido neta direccedilatildeo Apesar do aspecto taacutectil-visual
heterogecircneo dos solos em estudo estes se apresentaram com
comportamento bem mais isotroacutepico do que se esperava
Palavra-chave solos residuais e cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
resistecircncia ao cisalhamento e resistecircncia agrave traccedilatildeo anisotropia e
heterogeneidade
ABSTRACT
BOEHL PEG Some observations on the geotechnical properties of
soils derived from structured granite of Florianoacutepolis Florianoacutepolis
2011 PPGEC UFSC
This paper presents some considerations on the geo-mechanical
behavior of some naturally structured soils due to cementations between
particles These soils are of residual origin coming from the clan
granitic bedrock (granite) common in the region of Florianopolis The
main objective of the work is to study the behavior of the geo-
mechanical cementations between particles making use of the diametral
compression test (Brazilian test)
The campaign laboratory involved 27 test samples of naturally
structured region of Florianoacutepolis with values of plasticity index
varying in the range 0 to 54 Initially we measured the mass loss from
the soil by water immersion to better understand the nature of links
between the particles and characterizing them Of the 27 initial samples
only seven (7) remained unchanged with the solid framework after the
loss of mass by immersion in water (PMI) For these samples that
remained intact was measured traction indirect post-flooded conditions
and natural (6 samples) To measure the value of shear strength
parameters were carried out direct shear tests on soil samples structured
(7 samples) in flooded conditions in two planes orthogonal to each
other simultaneously analyzing the anisotropy and heterogeneity To
complement expansions took place in soils by subjecting solid
framework the presence of water in the plans submitted to shear samples
instructured and unstructured
We identified some factors that change the cementations between
particles such as unconfined sampling and weathering There are strong
indications that the cohesive intercept (448 to 208 kPa) is anisotropic
and larger in the vertical direction Decrease while the expansions
increase Growing together with the natural moisture content and be
linked to the difference between the tensile and after natural flooding
The friction angle (from 266 to 416 deg) appears with isotropic behavior
dependent on the void ratio and sand fraction The tensile strength (2 to
28kPa) has an affinity with the cohesive intercept increasing along with
it The trend is tensile strength decrease with the increase in void ratio
The expansions are presented larger and slower in the horizontal
direction than vertical and the structures are much smaller than the
unstructured
The observations demonstrate the existence of evidence that
cementations are larger in the vertical direction than horizontally so
they are better preserved providing the framework structure solid
Although the tactile-visual aspect of heterogeneous soils under study
they presented with much more isotropic behavior than expected
Keyword residual soils and cementations between particles shear
strength and tensile strength anisotropy and heterogeneity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)33
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)36
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)36
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana Fonte Adaptado de
Atkinson (1996)38
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos
residuais38
Figura 6 - O tipo e a intensidade do intemperismo Fonte Teixeira et al
(2001)41
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios Fonte Teixeira et al (2001)42
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)43
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)47
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel de solos tropicais Fonte Cruz (1996)50
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)52
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)53
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III Fonte Maccarini
(1987)55
Figura 14 - Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini
(1992)56
Figura 15 - Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)59
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira
(2009)60
Figura17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento63
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)65
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilotildees devidas agrave
calcita em (b) devidas agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)66
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)67
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974) 68
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Cruz
(1996)69
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura Fonte
Adaptado de Collins e MCGown (1974)70
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilotildees
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)71
Figura 25 - Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1977) Maccarini (1993) e Reis (2007)72
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees Fonte Atkinson
(1991)73
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Maccarini (1992)74
Figura 28ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a pressatildeo
no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua Fonte Cruz (1996)78
Figura 29 ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Fredlund e Rahardjo (1993)79
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)80
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturadas
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios (σrsquoe) Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)84
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson (1993) a)
Trajetoacuteria de tensotildees b) Espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo Fonte Coop e
Atkinson (1993)85
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz
(1996)90
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA93
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9
(direita)94
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira Fonte Atkinson
(1996)95
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)97
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptado do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)98
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)99
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)100
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)101
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)102
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005) 102
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr) 103
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal104
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C105
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C105
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos
aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados107
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C107
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24109
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os solos
A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios pela
massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20110
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19111
Figura 53 ndash Foto Solo A9112
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao solo A2
sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo de Satildeo
Pedro de Alcacircntara vista lateral113
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central113
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda114
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal114
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3 A14 e
semelhantes ao entorno da rocha matildee115
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9 (esquerda)116
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)117
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)118
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura119
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito e grande quantidade de materiais
granulares121
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva122
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe123
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1124
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma matriz
granular grosseira e riacutegida 125
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda126
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da estrutura de
contenccedilatildeo127
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 pertencente ao horizonte
B coberto por lona preta na Figura 69127
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7 A15 pertencentes
ao horizonte C128
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee128
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita 129
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental131
Figura 75 - Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)133
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada (A1SPA)
e a direita rejeitada (A3SPA)136
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas137
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo (esquerda) e
lateral (direita)137
Figura 79 - Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)139
Figura 80 ndash Expansatildeo dos solos estruturados nas condiccedilotildees naturais e
estruturadas visatildeo geral141
Figura 81 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 80142
Figura 82 ndash Expansatildeo dos solos reconstituiacutedos agraves condiccedilotildees naturais
(desestruturadas) visatildeo geral143
Figura 83 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 82144
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990 146
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados horizontal e
vertical e das expansotildees147
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 100 ndash Curvas tensotildees-deformaccedilotildees para os solos estudados
obtidas no ensaio de cisalhamento direto156
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo
diametral157
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio brasileiro
(brazilian test)159
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)160
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A1 A11 A21 e A22)161
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior161
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo162
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A20 A1 e A2)162
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista superior163
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral163
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra
A11164
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas164
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista lateral
(A18)165
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais165
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)166
Figura 115 ndash Corpo de prova A11166
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da amostra
A20 vista de topo167
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do corpo
de prova vista lateral (A20)167
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de planos de
fraqueza (A20)168
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada168
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21
A22)169
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral169
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)170
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural174
Figura 124 - Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)175
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural 175
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto176
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 177
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 179
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural 180
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 181
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural 182
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 183
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 184
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto 185
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 186
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia187
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos190
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas191
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais192
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais193
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees193
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados194
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)195
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)35
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)52
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)54
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)75
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)76
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)76
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)81
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)82
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)87
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho De Campos (1991)87
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)88
Tabela 12 - Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)88
Tabela 13 - Siacutentese dos resultados obtidos comparando as propriedades
da massa de solo com um plano de fraqueza composto por material
argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)89
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)138
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas148
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas149
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas150
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas151
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas152
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas153
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas154
Tabela 22 ndash Tabela siacutentese com os valores de resistecircncia agrave traccedilatildeo para
os solos selecionados e ensaiados171
Tabela 23 ndash Tabela siacutentese dos resultados Em azul (acima) estatildeo as
amostras selecionadas173
LISTA DE SIacuteMBOLOS
Alfabeto latino
Ar ndash Grau de aeraccedilatildeo
c ch cv ndash Intercepto coesivo interceptos coesivos horizontal e
verticalkPa
crsquo ccim csuc ndash Parcela do intercepto coesivo efetiva parcela do
intercepto coesivo devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas parcela do
intercepto coesivo devido agraves tensotildees capilares kPa
fct ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta kPa
fctf ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo kPa
˚C ndash Graus Celsius graus
P N C ndash Carga carregamento vertical ou perpendicular ao plano
cisalhadokgf ou kN
s ndash Segundos s
cm cmsup2 ndash centiacutemetros centiacutemetros cuacutebicos cm
D ndash Diacircmetro cm
e ei enat ndash Iacutendice de vazios iacutendice de vazios inicial e
naturaladimensional
exp e eh ev - Expansotildees expansotildees horizontais expansotildees verticais
est ndash Estado estruturado
L ndash Comprimentocm ou m
LL ndash Limite de liquidez
LP ndash Limite de plasticidade
qrsquo - Tensatildeo desviadora kPa
prsquo - Tensatildeo normal meacutedia kPa
H ndash Altura cm ou m
IP ndash Iacutendice de plasticidade
Sr ndash Grau de saturaccedilatildeo
u ndash Tensatildeo neutra ou poro-pressatildeo kPa
uandash Tensatildeo no ar kPa
uw ndash Tensatildeo na aacutegua kPa
War uu - Matriz de succcedilatildeo kPa
w wi wnatndash Teor de umidade teor de umidade inicial e teor de
umidade natural
Vi ndash Volume inicial cmsup3
Rsup2 - Coeficiente de determinaccedilatildeo adimensional
Coef Pearsen CPearson ndash Coeficiente de Pearsonhelliphellipadimensional
Alfabeto grego
ε ndash Deformaccedilatildeo
εa εv ndash Deformaccedilatildeo axial
εr εr ndash Deformaccedilatildeo radial
ΔHr ndash Deformaccedilatildeo horizontal no instante (durante) da ruptura
ΔVr ndash Deformaccedilatildeo vertical no instante (durante) da ruptura
ΔV ndash Variaccedilatildeo de volume
Δvvmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo vertical
Δvhmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo horizontal
Δt ndash Variaccedilatildeo de tempos
Δtmaacutex ndash Tempo decorrido no instante da expansatildeo maacuteximos
oslash - Acircngulo de atrito internograus
oslashh oslashvndash Acircngulo de atrito interno acircngulos de atrito interno horizontal e
verticalgraus
oslashrsquo oslashcr oslashcv ndash Acircngulo de atrito interno efetivo acircngulos de atrito interno
criacuteticosgraus B - Razatildeo de incremento da resistecircncia ao cisalhamento devido agrave
succcedilatildeograus
γ ndash Peso especiacutefico deformaccedilatildeo cisalhantekNmsup3
γnat ndash Peso especiacutefico naturalkNmsup3
γrsquo γsatndash Peso especiacutefico efetivo e peso especiacutefico saturadokNmsup3
γs ndash Peso especiacutefico secokNmsup3
γg ndash Peso especiacutefico das partiacuteculas ou dos gratildeoskNmsup3
δ ndash Densidade densidade das partiacuteculas ou dos gratildeoshellipadimensional
σtRt ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo kPa
σti σtapi Rti ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadas ou apoacutes
inundaccedilatildeo kPa
σtsat ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees saturadas kPa
σtnat σtntildesatRtnat - Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturaiskPa
Δσt ΔRt ndash Diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturais
e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadaskPa
σ ndash Tensatildeo tensatildeo totalkPa
σrsquo ndash Tensatildeo efetivakPa
σ1 σ2 σ3 ndash Tensatildeo normal principal maior intermediaacuteria e
menorkPa
σn σN ndash Tensatildeo normal resistecircncia agrave compressatildeo simples resistecircncia
uniaxialkPa
σr ndash Tensatildeo normal agrave superfiacutecie cisalhada no instante (durante) da
rupturakPa
cf ndash Resistecircncia agrave compressatildeo simpleskPa - Tensatildeo cisalhante resistecircncia ao cisalhamentokPa
R - Tensatildeo cisalhante no instante (durante) da rupturakPa
Ψ - Acircngulo de dilataccedilatildeograus
λ ndash Paracircmetro de Bishop adimensional
LISTA DE ABREVIATURAS
Siglas e Acrocircnimos
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
PMI ndash Ensaio de perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada
PUCRS ndash Pontifiacutecia Universidade Catoacutelica do Rio Grande do Sul
LMS ndash Laboratoacuterio de mecacircnica dos solos
UFRGS ndash Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSC ndash Universidade Federal do Estado de Santa Catarina
USP ndash Universidade de Satildeo Paulo
PPGEC - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
CAPES ndash Coordenaccedilatildeo de Aperfeiccediloamento do Pessoal de Niacutevel
Superior
CNPQ ndash Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnoloacutegico
Termos teacutecnicos
Alfabeto Latino dest ndash Estado desestruturado
g - Gramas
kPa ndash kiloPascais
kN - kiloNewtons
maacutex ndash Refere-se ao valor maacuteximo de alguma variaacutevel
min ndash Refere-se ao valor miacutenimo de alguma variaacutevel
m msup2 msup3 ndash metros metros quadrados metros cuacutebicos
mm mmsup3 ndash miliacutemetros miliacutemetros cuacutebicos
psi ndash libras forccedila por polegada quadrada
r R ndash Refere alguma variaacutevel ao instante de ruptura
v ndash Plano vertical
h ndash Plano horizontal
x y z ndash Coordenadas cartesianas espaciais
Alfabeto grego
Δ ndash Variaccedilatildeo infinitesimal qualquer diferenccedila entre variaacuteveis ou
grandezas
LISTA DE EQUACcedilOtildeES
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2) Fonte
Terzaghi Peck Mesri (1996)78
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4) Fonte Bishop
Alpan Blight Donald (1960))79
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta157
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO31
11 Apresentaccedilatildeo31
12 Justificativa32
13 Objetivos33
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo34
2 REVISAtildeO DE LITERATURA35
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos35
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo
atmosfeacuterico40
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados
por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas51
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos51
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados57
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes
cimentantes e as associaccedilotildees entre partiacuteculas61
233 O comportamento geomecacircnico73
234 A anisotropia e a heterogeneidade86
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL91 31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem91
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)94
33 Os Materiais utilizados na pesquisa96
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geoclimaacuteticas das regiotildees
em estudo96
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara -SPA)100
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1106
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18107
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25108
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21109
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8
A9 A16 A17 A19 e A27110
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e
A14114
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10116
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11117
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22118
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)119
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto
SC401)120
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto
SC401)124
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)126
34 Meacutetodo experimental130
4 ENSAIOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS RESULTADOS134
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg134
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)135
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada138
44 Ensaio de cisalhamento direto145
45 Ensaio de compressatildeo diametral157
5 ANAacuteLISE DOS RESULTADOS172 51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos174
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e
horizontal com as outras variaacuteveis obtidas176
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
vertical e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas185
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis
obtidas187
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas194
6 CONCLUSOtildeES197
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS201
REFEREcircNCIAShellip203
31
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Apresentaccedilatildeo
O modelo proposto por Karl Terzaghi para a fiacutesica dos solos
saturados a partir da publicaccedilatildeo de ldquoErdbaumechanik auf
Bodenfhysikalischer Grundlagerdquo (1925) se desenvolveu grandemente
para os solos sedimentares compactados e reconstituiacutedos
principalmente devido agrave concentraccedilatildeo dos grandes centros de pesquisa
no hemisfeacuterio norte onde os solos sedimentares satildeo mais comuns Por
outro lado muito pouco para os solos residuais estruturados pela
presenccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito comuns no hemisfeacuterio
sul menos desenvolvido tecnologicamente Vargas (1953)
pioneiramente destacou que os solos estruturados possuiacuteam um
comportamento diferenciado dos solos sedimentares relacionado agrave sua
formaccedilatildeo e estrutura
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geomecacircnico de alguns solos naturalmente estruturados
residuais oriundos de rocha do clatilde graniacutetico (granito) Para isto
realizou-se uma campanha de ensaios laboratoriais com amostras
indeformadas naturalmente estruturadas perfazendo um total de 27
amostras Buscou-se medir e avaliar o efeito das cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas sobre a estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e sobre os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento concomitantemente
pesquisar a anisotropia e a heterogeneidade existentes nestes tipos de
mantos residuais objetivando correlacionar estas variaacuteveis entre si
Para tal realizaram-se ensaios de cisalhamento direto compressatildeo
diametral expansotildees e perda de massa por imersatildeo em aacutegua aleacutem da
caracterizaccedilatildeo Das 27 amostras iniciais apenas 7 permaneceram com o
arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da Perda de Massa por
Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que permaneceram intactas
realizaram-se ensaios mecacircnicos compressatildeo diametral (6 amostras)
para medir a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes inundadas e naturais
cisalhamento direto (7 amostras) com amostra inundada para medir os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
32
12 Justificativa
Frequentemente nas regiotildees ao longo da Serra Geral e por toda a
regiatildeo meridional litoracircnea que se inicia no Rio Grande do Sul
passando por Santa Catarina Paranaacute Satildeo Paulo Rio de Janeiro
estendendo-se ateacute o estado do Espiacuterito Santo observam-se taludes e
encostas naturais de solos residuais de granito com alturas
consideravelmente excessivas (gt15m) mas que se manteacutem estaacuteveis
Estes solos quando utilizados geotecnicamente apresentam boas
condiccedilotildees de resistecircncia mecacircnica mas natildeo se comportam bem com a
presenccedila da aacutegua apresentando instabilidades quando submetidos a
grandes chuvas como ocorrido na regiatildeo em dezembro de 1995 1996 e
no draacutestico mecircs de novembro de 2008
Observa-se uma visiacutevel melhoria da resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e da rigidez destes materiais Esta melhoria na
estabilidade destes solos eacute atribuiacuteda aos agentes cimentantes entre as
partiacuteculas que estruturam estes solos melhorando as suas propriedades
mecacircnicas
Atualmente jaacute se conhece muito sobre a formaccedilatildeo e geologia
destes solos poreacutem duacutevidas ainda existem sobre como reagiraacute um solo
residual estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas em termos de
deformaccedilatildeo e resistecircncia ao cisalhamento e como seraacute a estabilidade de
seu arcabouccedilo soacutelido com a presenccedila da aacutegua
Apesar dos solos residuais serem menos problemaacuteticos e ainda
que o criteacuterio de ruptura usual para solos sedimentares o criteacuterio de
Mohr-Coulomb adapte-se perfeitamente bem a estes ainda assim
existem carecircncias de meacutetodos que correlacionem agraves propriedades
mecacircnicas com suas particularidades consequentes da estruturaccedilatildeo
ocasionada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e aspectos geoloacutegicos
como a porosidade inicial Sendo as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas um
dos principais agentes que governam o comportamento mecacircnico dos
solos cimentados entatildeo eacute razoaacutevel supor que os modelos e mecanismos
utilizados para os solos sedimentares natildeo sejam suficientes para prever
o comportamento dos solos residuais
Neste sentido esta pesquisa se justifica pois aleacutem destas
diferenccedilas aqui citadas entre os solos sedimentares e residuais soma-se
a isto uma carecircncia em anaacutelises e pesquisas sobre solos residuais aleacutem
de sua grande importacircncia atual como material de construccedilatildeo devido ao
avanccedilo das regiotildees metropolitanas sobre regiotildees de formaccedilatildeo graniacutetica
33
Uma siacutentese da crescente importacircncia de tais solos estaacute ilustrada
na Figura 1
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)
13 Objetivos
Este trabalho tem por objetivo principal determinar a resistecircncia agrave
traccedilatildeo indireta (σt) utilizando o ensaio de compressatildeo diametral
(BRAZILIAN TEST) em amostras indeformadas representativas de
uma ampla faixa de iacutendice de plasticidade (IP) variando de natildeo plaacutestico
ateacute um valor igual a 54 e sua relaccedilatildeo com as propriedades geoteacutecnicas
dos solos residuais pesquisados principalmente com os paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento e as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Objetiva-se especificamente
- Avaliar a estabilidade do arcabouccedilo soacutelido do solo mediante a
realizaccedilatildeo do ensaio natildeo padronizado de Perda de Massa por Imersatildeo do
Solo em aacutegua destilada (PMI)
- Avaliar as variaccedilotildees volumeacutetricas do solo estruturado na presenccedila da
aacutegua realizando para tal o Ensaio de Expansatildeo do Solo em presenccedila da aacutegua destilada
- Identificar comportamentos anisotroacutepicos e heterogecircneos nas
propriedades dos solos pesquisados analisando conjuntamente os
34
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento utilizando o ensaio de
cisalhamento direto
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo
A dissertaccedilatildeo estaacute dividida em seis capiacutetulos organizada da
seguinte maneira
Capitulo 1 ndash Introduccedilatildeo neste capiacutetulo eacute apresentada uma
introduccedilatildeo ao trabalho suas justificativas e os objetivos a serem
alcanccedilados
Capitulo 2 ndash Revisatildeo de Literatura Apresentam-se os conceitos
e os embasamentos teoacutericos fundamentais para os solos residuais
estruturados Estes conceitos satildeo relatados sucintamente segundo uma
extensa revisatildeo bibliograacutefica segundo as principais pesquisas e
conclusotildees realizadas sobre o estado da arte ateacute o momento relacionada
sempre aos paracircmetros mecacircnicos e hidraacuteulicos dos solos residuais e
estruturados comparados aos solos sedimentares com ecircnfase em
especial ao comportamento estruturado ou naturalmente cimentado
Capitulo 3 ndash Materiais Observaccedilotildees Realizadas e Meacutetodo
Experimental Relata-se o programa experimental os materiais
utilizados a regiatildeo de onde estes foram coletados os criteacuterios adotados
e as observaccedilotildees realizadas
Capiacutetulo 4 ndash Ensaios realizados e Apresentaccedilatildeo dos Resultados
Descrevem-se os ensaios e apresentam-se os resultados obtidos
Capiacutetulo 5 ndash Anaacutelise dos Resultados Realiza-se uma anaacutelise
graacutefica e interpretativa das variaacuteveis obtidas com os ensaios realizados
segundo o aspecto do objetivo a ser alcanccedilado
Capitulo 6 ndash Conclusotildees Descrevem-se as conclusotildees realizadas
durante a anaacutelise dos resultados tentando delinear hipoacuteteses a respeito
destas visando principalmente agrave estruturaccedilatildeo dos solos
Capitulo 7 ndash Sugestotildees para trabalhos futuros De forma breve
traccedilam-se algumas recomendaccedilotildees para futuras pesquisas
35
2 REVISAtildeO DE LITERATURA
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos
A terra ao longo dos seus 45 bilhotildees de anos caracteriza-se por
um complexo ciclo geoloacutegico que apesar de todo o avanccedilo cientiacutefico de
nossos tempos ainda natildeo eacute bem conhecido Muitas vezes estes avanccedilos
parecem trazer mais perguntas do que respostas Pelo que se sabe o
manto terrestre subdivide-se em crosta oceacircnica e continental com
densidade temperatura e pressotildees crescentes da superfiacutecie para o
interior Com raio meacutedio de 8000 km sendo subdividida em nuacutecleo e
manto quimicamente formada por 47 oxigecircnio (O) 28 siliacutecio (Si)
5 ferro (Fe) 20 entre metais alcalinos e outros materiais Ilustra-se
com a Tabela 1 a composiccedilatildeo mineraloacutegica meacutedia de granitos da regiatildeo
sul do Brasil
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)
A terra eacute constantemente retrabalhada (Figura 2) pela accedilatildeo
conjunta entre a atmosfera hidrosfera e biosfera tendo como agentes
principais a accedilatildeo conjunta ocasionada pelo intemperismo atmosfeacuterico
vulcanismo movimentos de placas magnetismo diagecircnese efeitos
estes governados pela lei da isostasia global (Figuras 2 e 3) Somam-se
a isto as radiaccedilotildees quedas de corpos celestes e grandes mudanccedilas dos
niacuteveis oceacircnicos e climaacuteticos aleacutem da accedilatildeo humana (GUERRA
GUERRA 1997)
36
Acredita-se que as primeiras rochas provavelmente tenham se originado
de vulcanismos iacutegneas (Figura 2) pertencentes ao clatilde graniacutetico As
diferenciaccedilotildees entre as rochas se datildeo exatamente pela natureza quiacutemica
do magma que tenderaacute a ser aacutecido ou baacutesico devido agraves condiccedilotildees do
meio fiacutesico a que o magma eacute submetido quando liberado intrusivo ou
extrusivo consequentemente pelos posteriores processos de alteraccedilatildeo
atmosfeacuterica sedimentaccedilatildeo e metamorfismo que iratildeo atuar nessa massa
rochosa durante sua vida geoloacutegica (BIGARELLA LEPREVOST
BOLSANELLO 1985)
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)
37
A crosta continental (terrestre) com densidade meacutedia de 275
gcm3 de uma forma geral divide-se em uma camada basaacuteltico-
metamoacuterfica interna coberta por uma camada graniacutetico-metamoacuterfica
mais a superfiacutecie associadas agraves rochas sedimentares que por sua vez
satildeo recobertas por material decomposto de origem sedimentar ou
residual de interesse geoteacutecnico Estas massas sofrem accedilatildeo dos
processos de pedogecircnese sedimentaccedilatildeo e metamorfismo
constantemente conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 Tambeacutem eacute muito
comum que a camada basaacuteltica continental aflore na superfiacutecie sem a
presenccedila do granito como ocorre no planalto sul-americano de
formaccedilatildeo mesozoacuteica A crosta oceacircnica eacute bem menos complexa sendo
coberta por sedimentos sobre um assoalho basaacuteltico metamoacuterfico
apresentando composiccedilatildeo mineraloacutegica mais uniforme e estrutura
disposta em camadas enquanto que a composiccedilatildeo quiacutemico-mineraloacutegica
da crosta continental eacute muito mais variada estruturada e complexa
(TEIXEIRA et al 2001 )
As rochas conjuntamente com os solos que satildeo o produto da
accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico sobre estas constituem a crosta
terrestre Esta interaccedilatildeo pode ser observada simultaneamente nas
Figuras 2 e 3 (MACIEL FILHO 1994)
A definiccedilatildeo de solos depende do ponto de vista e do interesse
portanto possui sentido amplo Para o engenheiro civil e muitas vezes
para o geoacutelogo se define os solos como o produto remoto ou imediato
da alteraccedilatildeo das rochas portanto da accedilatildeo conjunta da decomposiccedilatildeo
quiacutemica e da desintegraccedilatildeo fiacutesica causada pelos agentes fiacutesico-
quiacutemicos geoloacutegicos e bioloacutegicos de alteraccedilatildeo e transporte
atmosfeacutericos consequentemente do remanejo e da organizaccedilatildeo das
camadas superiores da crosta terrestre e por fim da accedilatildeo do homem
Poderatildeo ser naturais ou artificiais Os solos podem ser escavados com o
uso de paacute picareta ou escavadeiras natildeo sendo necessaacuterio portanto o uso
de explosivos Segundo Terzaghi Peck e Mesri (1996) o solo eacute um
agregado natural de partiacuteculas minerais que pode ser separado por meios
suaves tais como agitaccedilatildeo em aacutegua Rocha ao contraacuterio eacute um agregado
de minerais ligados por fortes e permanentes forccedilas que em geral para
ser desagregado eacute necessaacuterio o uso de ferramentas especiais e
explosivos Rocha eacute o material resultante da associaccedilatildeo heterogecircnea de
minerais que por diferentes motivos geoclimaacuteticos acabam ficando
intimamente unidos constituiacutedos principalmente de bioacutexido de siliacutecio
(SiO2) na forma mineraloacutegica de quartzo e feldspato Para Dobereiner
(1987 1990) a rocha eacute o material que possui resistecircncia agrave compressatildeo
simples maior do que 15 MPa incluindo as rochas satildes brandas e
38
alteraccedilotildees de rochas e os solos os materiais que possuem resistecircncia agrave
compressatildeo simples menor do que 15 MPa incluindo os solos
extremamente duros e compactos O solo eacute constituiacutedo por um sistema
trifaacutesico como ilustrado na Figura 5 subdividido em partiacuteculas soacutelidas
(S) fluido constituiacutedo por aacutegua e ar (A) portanto eacute um sistema
particulado e o estudo de seu comportamento pertence aos domiacutenios da
mecacircnica do natildeo contiacutenuo ilustrado na Figura 4 (LAMBE
WHITMANN 1969) Fredlund e Morgenstern (1977) sobre o ponto de
vista natildeo saturado consideram os solos como um sistema de quatro
fases constituiacutedo por ar aacutegua partiacuteculas e interface ar-aacutegua Na Figura
5 ilustra-se o arcabouccedilo soacutelido hipoteacutetico de um solo residual
estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana
Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
As partiacuteculas soacutelidas poderatildeo ser macroscoacutepicas ou
microscoacutepicas Quando em contato formam o arcabouccedilo soacutelido Ao seu
redor existem os vazios intersticiais que poderatildeo estar preenchidos
totalmente ou parcialmente por aacutegua e ar
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos residuais
39
Nos vazios entre as partiacuteculas poderatildeo ainda existir substacircncias ali
depositadas que agregam as partiacuteculas proporcionando uma
estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido estas abstraccedilotildees podem ser
visualizadas na Figura 5 Para a formulaccedilatildeo da hipoacutetese da Figura 5
partiu-se de estudos como Wallace (1973) De e Furdas (1973) Collins
e MCGown (1974) Holtz e Kovacs (1981) e Maccarini ( 1987 1989)
O problema geoteacutecnico dos solos resume-se no controle das
seguintes variaacuteveis mecacircnicas Resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e Hidraacuteulica A natureza das partiacuteculas e a
permeabilidade dos solos governam o comportamento da aacutegua de seus
vazios (LAMBE WHITMANN 1969) Sempre que se estabeleccedila um
fluxo de aacutegua ou de ar o estado inicial do solo se modifica (CRUZ
1996)
Faz-se uma breve revisatildeo conceitual sobre o comportamento
geral dos solos sedimentares (sedimentary framework)
Os solos sobre o ponto de vista teoacuterico e claacutessico de Terzaghi
(1943) segundo o conceito de matriz dominante de origem sedimentar e
estado saturado satildeo subdivididos em areias ou argilas puras As areias
puras satildeo os materiais em que as propriedades geomecacircnicas dependem
do atrito interno arranjo espacial entrosamento e rolamento entre
partiacuteculas se comportando fisicamente sobre condiccedilotildees drenadas e
deformaccedilotildees elaacutesticas independentes do tempo (ROWE 1962 1969
1972 BOLTON 1979 1986 ODA KONISHI 1974) As argilas puras
caracterizam-se em possuir aacutegua aderida as partiacuteculas que gera por sua
vez uma coesividade argilo-mineral entre partiacuteculas originada por
forccedilas fiacutesico-quiacutemicas provenientes do campo de atratividade e repulsatildeo
coloidal Estas mecanicamente apresentam-se sob condiccedilotildees natildeo
drenadas e deformaccedilotildees plaacutesticas dependentes do tempo (ROSCOE
SCHOFIELD WHOTH 1958 GRIM 1968 PREacuteVOST HOumlEG 1975
BURLAND 1990) Os modelos de comportamento mecacircnico destes
solos satildeo distintos O modelo para as argilas tem como mecanismo uma
dependecircncia baacutesica da histoacuteria de tensotildees e da consistecircncia por outro
lado para as areias assume-se um modelo fiacutesico dependente da
densidade inicial de deposiccedilatildeo ou formaccedilatildeo ou seja da compacidade
Tecircm-se ainda as tendecircncias caracteriacutesticas de comportamento mecacircnico
durante a ruptura A contraccedilatildeo de volume consequentemente causando
aumento da tensatildeo na aacutegua (poro-pressatildeo ou tensatildeo neutra) eacute
caracteriacutestico das areias fofas e argilas normalmente adensadas que por
sua vez apresentam ruptura local segundo Terzaghi (1943) E da
tendecircncia agrave dilataccedilatildeo e consequentemente da diminuiccedilatildeo das tensotildees na
aacutegua eacute caracteriacutestica de areias compactas e argilas preacute-adensadas
40
materiais que na praacutetica apresentam ruptura geral (TERZAGHI PECK
MESRI 1996 SKINNER 1969)
Como os solos satildeo materiais em geral extremamente
heterogecircneos e anisotroacutepicos principalmente os solos de origem
residual na praacutetica a resposta de um solo a um carregamento seraacute
devida a interaccedilatildeo entre este complexo sistema variacional formado
pelas suas fases e um acentuado comportamento intermediaacuterio entre a
areia e a argila pura Os solos residuais originados do clatilde graniacutetico
possuem uma presenccedila dominante dos siltes e muitas vezes estatildeo
submetidos a um estado natildeo saturado Esta resposta conjunta eacute que iraacute
governar o seu comportamento para fins de engenharia civil
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo atmosfeacuterico
Os solos subdividem-se segundo Bigarella Leprevost e
Bolsanello (1985) conforme sua origem em
- Sedimentares ou transportados que formam os perfis e bacias
sedimentares que devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas satildeo predominantes
no hemisfeacuterio norte Admite-se que para as argilas formadas por
sedimentaccedilatildeo a histoacuteria de tensotildees governe seu comportamento
geomecacircnico assim como a densidade para os solos arenosos formados
por deposiccedilatildeo observou Maccarini (1993)
- Residuais que natildeo sofrem accedilatildeo de agentes de transporte
permanecendo ao entorno da rocha matildee formando um manto residual
Devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas ocorrem muito no hemisfeacuterio sul
principalmente devido ao calor e umidade caracteriacutesticas deste Os solos
residuais satildeo produzidos em regiotildees onde a velocidade de produccedilatildeo de
material residual eacute superior agrave velocidade com que os materiais satildeo
transportados (Figura 6) Formam um arcabouccedilo soacutelido estruturado com
a possibilidade de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e satildeo muito
influenciados pelos efeitos da coesatildeo aparente pois frequentemente
ocorrem no estado natildeo saturado Seu comportamento geomecacircnico eacute
aparentemente independente da histoacuteria de tensotildees sendo governado
pela estruturaccedilatildeo e formaccedilatildeo geoloacutegica
- Orgacircnicos com presenccedila de material natildeo mineral
Grande parte dos solos residuais encontra-se espalhada entre os troacutepicos
de Cacircncer e Capricoacuternio ou seja em torno da linha do Equador Ao
entorno dos troacutepicos tambeacutem como ao Norte da Ameacuterica do Norte e ao
Sul da Ameacuterica do Sul (SOWERS 1963)
41
Portanto os processos atraveacutes dos quais os solos residuais (solos
intermediaacuterios e siltosos) satildeo formados satildeo totalmente diferentes
daqueles responsaacuteveis pela formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argilas e
areias puras) Formam perfis heterogecircneos e imprevisiacuteveis com grande
variabilidade mineral e condiccedilotildees fiacutesicas (SANTOS 1997) Bevilaqua
(2004) concluiu que as composiccedilotildees dos solos residuais da regiatildeo de
Florianoacutepolis (SC) originaacuterios em geral de rochas graniacuteticas apresentam
grande quantidade de siltes fraccedilatildeo de areia natildeo muito elevado
composiccedilatildeo quiacutemica natildeo muito variaacutevel e baixo teor de quartzo
Figura 6 ndash O tipo e a intensidade do intemperismo
Fonte Teixeira et al (2001)
A intensidade da exposiccedilatildeo da rocha aos agentes de atividades
intempeacutericas governa a formaccedilatildeo dos solos residuais que por sua vez eacute
interdependente dos processos pedogeneacuteticos Fatores gerais como o
regime de distribuiccedilatildeo das chuvas (Figuras 7 e 8) infiltraccedilatildeo e drenagem
das aacuteguas pluviais natureza das rochas locais descontinuidades
diaclasamento declividade dos taludes variaccedilotildees climaacuteticas como temperatura e ventos (Figura 8) agentes bioloacutegicos como fauna e flora e
a interferecircncia humana satildeo fatores que modificam o processo de
alteraccedilatildeo dos solos aprofundando o manto residual visualizado na
Figura 6 (TEIXEIRA et al 2001) Segundo Farjallat (1972) a alteraccedilatildeo
nos materiais rochosos consiste em diminuiccedilatildeo da resistecircncia com ou
42
sem produccedilatildeo de finos enfraquecimento das caracteriacutesticas de
deformabilidade e um significativo aumento da porosidade e
permeabilidade (Figura 6 e 7)
Taludes iacutengremes clima seco ou chuvas maacutes distribuiacutedas durante
o ano favorecem a desintegraccedilatildeo fiacutesica impulsionando e acelerando os
processos sedimentares e a erosatildeo assim proporcionando condiccedilotildees
desfavoraacuteveis agrave formaccedilatildeo dos solos residuais (MACCARINI 1993)
Por outro lado climas mais chuvosos e com temperaturas altas
favorecem os processos quiacutemicos (Figuras 6 e 8) Segundo Sowers
(1963) as profundidades de solos residuais satildeo muito variaacuteveis e em
nossa regiatildeo estatildeo em torno de 10 a 25 metros com uma velocidade
meacutedia de produccedilatildeo de resiacuteduos entre 10 e 15 cm por cada milecircnio
Teixeira et al (2001) relatam que uma provaacutevel produccedilatildeo de solo
residual seja de 20 a 50 metros por milhatildeo de anos para climas mais
agressivos como o nosso As camadas mais superficiais possuem um
tempo de exposiccedilatildeo maior portanto apresentam-se mais intemperizadas
do que as camadas mais profundas (Figura 6) Sendo assim o grau de
alteraccedilatildeo diminui com a profundidade tornando-se cada vez menor
atraveacutes de camadas de transiccedilotildees natildeo abruptas ateacute que eventualmente
atinja-se a rocha matildee em estado satilde (Figura 6)
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios
Fonte Teixeira et al (2001)
43
Genericamente a accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico que altera as
rochas subdivide-se nos processos de decomposiccedilatildeo quiacutemica e
desintegraccedilatildeo fiacutesica que geralmente ocorrem com tensotildees efetivas
constantes (weathering) como ilustradas na Figura 8 Estes atuam
simultaneamente e o niacutevel e a distribuiccedilatildeo destes eacute que iraacute desencadear
a intensidade da alteraccedilatildeo dos constituintes mineraloacutegicos das rochas e
pelo menos ateacute aonde se conhece sempre ocorrem de acordo com as
seacuteries de reaccedilotildees de decomposiccedilatildeo de Goumlldich e da ordem de formaccedilatildeo
de minerais de Bowen (TEIXEIRA et al 2001)
Basicamente a decomposiccedilatildeo quiacutemica eacute oriunda das reaccedilotildees
quiacutemicas entre os minerais rochosos e as substacircncias oxidantes reativas
presentes na atmosfera desencadeada principalmente pela aacutegua ( OH 2 )
pelo oxigecircnio ( 2O ) pelo gaacutes carbocircnico ( 2CO ) conjuntamente com
materiais aacutecidos poluiccedilatildeo e outras substacircncias presentes no perfil de
alteraccedilatildeo (Figura 3) Como consequecircncias ocorrem profundas
modificaccedilotildees quiacutemicas e mineraloacutegicas sobre as rochas sobretudo
estruturais principalmente com a formaccedilatildeo de argilo-minerais oxi-
hidroacutexidos de ferro e de alumiacutenio e os silicatos em geral Os processos
quiacutemicos e as reaccedilotildees envolvidas mais comuns satildeo as hidrataccedilotildees
dissoluccedilatildeo hidroacutelise oxidaccedilatildeo e a acidoacutelise (TEIXEIRA et al 2001)
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)
44
A desintegraccedilatildeo fiacutesica eacute proveniente das variaccedilotildees volumeacutetricas e
da fragmentaccedilatildeo gradual causada principalmente por expansatildeo e
contraccedilatildeo teacutermica provenientes das mudanccedilas ciacuteclicas na umidade
(Figura 8) que por sua vez transformam a rocha inalterada em material
descontiacutenuo e friaacutevel A heterogeneidade das rochas faz o maciccedilo se
comportar segundo diferentes coeficientes de dilataccedilatildeo teacutermica
provocando deslocamento relativo entre os cristais rompendo a coesatildeo
inicial entre partiacuteculas (coerecircncia) sendo um fator acelerador desta
desintegraccedilatildeo Outros aspectos que influenciam satildeo as alteraccedilotildees de
volume da aacutegua dentro das descontinuidades da rocha e principalmente
as formaccedilotildees de novos cristais que provocam esforccedilos expansivos
dentro destas descontinuidades aumentando ainda mais a abertura das
fissuras As variaccedilotildees volumeacutetricas tambeacutem ocorrem devido ao
desconfinamento das rochas que por ascendecircncia ou soerguimento
sofrem aliacutevio de tensotildees confinantes expandindo ocasionando por sua
vez aumento nas descontinuidades denominado muitas vezes de junta
de aliacutevio Portanto a desintegraccedilatildeo eacute causada principalmente pelos
agentes geoclimaacuteticos como a temperatura radiaccedilotildees umidade e
ventos sendo geralmente crescente em direccedilatildeo agrave superfiacutecie como
ilustrado conjuntamente nas Figuras 6 7 e 8 (TEIXEIRA et al 2001)
As rochas graniacuteticas sofrem alteraccedilatildeo e esfoliaccedilatildeo esferoidal
onde as arestas e os veacutertices dos blocos angulosos expostos ao
intemperismo sofrem maior ataque do que as faces o que resulta na
formaccedilatildeo de blocos arredondados como os matacotildees e aumento
significativo da superfiacutecie especiacutefica exposta ao intemperismo
(TEIXEIRA et al 2001) Haacute uma regra geral em quiacutemica pura que diz
quanto maior for agrave superfiacutecie de contato entre dois reagentes mais
raacutepida seraacute a reaccedilatildeo Desta forma podemos imaginar um cubo com 1cm
de aresta que teraacute a superfiacutecie de contato de 6cmsup2 submetidos ao
intemperismo Se cortarmos esse cubo ao meio teremos 8 cmsup2 de
superfiacutecie de contato para o mesmo volume de rocha e assim
sucessivamente pode-se observar que quanto mais fraturada estaacute a
rocha mais faacutecil se torna sua decomposiccedilatildeo (MACIEL FILHO 1994)
Eacute importante ressaltar que a erosatildeo natildeo eacute um processo de
intemperismo e sim um complexo fenocircmeno de transporte de partiacuteculas
(MACIEL FILHO 1994)
Os feldspatos satildeo quimicamente mais reativos e fracos e
fisicamente pouco resistentes por isso satildeo os primeiros minerais a
sofrer transformaccedilatildeo desintegrando-se e decompondo-se ocasionando a
fragmentaccedilatildeo gradual das partiacuteculas formando os filossilicatos Este
processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos residuais do clatilde
45
basaacuteltico e em menor escala tambeacutem presente na formaccedilatildeo do manto
residual graniacutetico (LEINZ 1974)
Ao contraacuterio o quartzo eacute um mineral muito resistente agrave
decomposiccedilatildeo poreacutem sofre uma accedilatildeo moderada da desintegraccedilatildeo
fragmentando-se Por isso seus fragmentos permanecem quimicamente
muito pouco alterados Estes fragmentos conservam-se presentes em
todo o processo de alteraccedilatildeo residual da rocha Suas alteraccedilotildees formam
os silicatos Este processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos
residuais do clatilde graniacutetico e em menor escala tambeacutem presente na
formaccedilatildeo do manto residual basaacuteltico (LEINZ 1974)
Por outro lado ao mesmo tempo em que ocorre o processo de
alteraccedilatildeo dos materiais ocorrem tambeacutem processos de agregaccedilotildees entre
as partiacuteculas principalmente devido aos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas muito comuns nos solos tropicais e subtropicais como a
iluviaccedilatildeo e a lixiviaccedilatildeo
Estes processos em geral atraveacutes de hidroacutelise e desidrataccedilatildeo depositam
substacircncias soluacuteveis com poder aglutinante dissolutos em aacuteguas que
infiltram percolam e drenam o perfil de alteraccedilatildeo por fim se
depositando nos vazios ociosos dos solos presentes nesta zona de
influecircncia ou seja entre as partiacuteculas e ao redor destas Posteriormente
devido a complexas alteraccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas com o passar do tempo
ocorrem cimentaccedilotildees cristalizaccedilotildees e recristalizaccedilotildees destas substacircncias
nestes vazios inclusive com formaccedilatildeo de aglomerados e concreccedilotildees
Estes processos satildeo acelerados por fortes alteraccedilotildees de temperatura
umidade e pressatildeo
Estas variaccedilotildees poderatildeo desencadear um processo denominado de
laterizaccedilatildeo que acabam por aumentar o enrijecimento destas substacircncias
nestes locais (TEIXEIRA et al 2001) Um perfil caracteriacutestico eacute
ilustrado na Figura 10
Conjuntamente com a alteraccedilatildeo e a agregaccedilatildeo ocorre uma
diminuiccedilatildeo gradual das partiacuteculas em direccedilatildeo agrave superfiacutecie denominada
de argilizaccedilatildeo Portanto o processo que transforma uma rocha graniacutetica
que tinha a tendecircncia inicial em formar solos residuais granulares e natildeo
coesivos (argilo-minerais) devido agrave grande quantidade de quartzo em
sua mineralogia por exemplo acaba consequentemente ao longo do
tempo devido a este fenocircmeno reduzindo o tamanho das partiacuteculas em
direccedilatildeo agrave superfiacutecie transformando-as em solo fino com possibilidade
da presenccedila de aacutegua aderida portanto mais coesivo do que o esperado
(TARBUK LUTGENS TASA 1996)
Muitos trabalhos sobre o intemperismo foram desenvolvidos nos
uacuteltimos anos abaixo segue um breve comentaacuterio sobre alguns
46
Muito interessante eacute o trabalho desenvolvido por Vaughan e
Kwan (1984) que tentam explicar a formaccedilatildeo de um solo residual
atraveacutes da teoria do enfraquecimento Esta teoria relaciona as tensotildees de
campo sobre condiccedilotildees de deformaccedilotildees laterais nulas (Ko) ao
intemperismo levando segundo um modelo preacute-estabelecido o material
em estudo de um estado mais soacutelido equivalente ao da rocha matildee ateacute se
tornar extremamente poroso equivalente ao seu solo residual
Farjallat (1972) Menezes e Dobereiner (1991) determinaram
alguns criteacuterios de previsatildeo de formaccedilatildeo de descontinuidades rochosas
utilizando por exemplo ensaios de ciclagem intempeacutericas e
meteorizaccedilatildeo pelo Slake durability test
Hypoacutelito (1972) Hypolito e Valarelli (1972) desenvolveram um
intemperizador de laboratoacuterio Ladeira e Minette (1984ab)
desenvolveram um meacutetodo para estabelecer a alterabilidade e
durabilidade das rochas que acelera o processo de intemperismo
denominado extrator de Soxhtel obtendo os iacutendices de alteraccedilatildeo que
incidem sobre as principais propriedades geomecacircnica dos materiais
inalterados
Os processos de alteraccedilatildeo agregaccedilatildeo argilizaccedilatildeo gleizaccedilatildeo
plintizaccedilatildeo entre outros inclusive muitos ainda desconhecidos estatildeo
muito ligados ao tipo e intensidade dos processos de intemperismo
atmosfeacutericos e pedoloacutegicos locais sendo que muitas vezes ocorrem
simultaneamente (BEVILAQUA 2004)
Segundo a definiccedilatildeo claacutessica de Vargas (1953) no caso dos solos
residuais teriacuteamos segundo um grau de intemperismo e evoluccedilatildeo
pedogeneacutetica decrescente uma divisatildeo do manto de intemperizaccedilatildeo em
camadas superior (maduro) intermediaacuteria e inferior (jovem)
Atualmente se defini o manto residual do clatilde graniacutetico da
seguinte forma
- Solo residual maduro ou pedologicamente horizonte A e B
- Solo residual jovem ou C
- Alteraccedilatildeo de rocha ou RA
- Rocha satilde ou R
47
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)
Pastore (1992) na Figura 9 traacutes proposiccedilotildees de alguns
pesquisadores
Emanando sobre os raciociacutenios de Vargas (1953) e de Maccarini
(1993) abaixo tentar-se-aacute especificar melhor a constituiccedilatildeo de cada
subcamada - Camada superior ou madura com espessura variaacutevel de 1 a 3
metros eacute a mais alterada onde o elevado grau de alteraccedilatildeo formou uma
grande variedade de minerais reduzindo as cimentaccedilotildees deixando-as
fracas Poreacutem esta camada eacute relativamente riacutegida por sofrer dissecaccedilatildeo
48
devido agrave contraccedilatildeo e coesatildeo aparente provocadas pelo forte calor e a
presenccedila de materiais poucos soluacuteveis como os oacutexidos de ferro e
alumiacutenio que natildeo sofrem lixiviaccedilatildeo permanecendo nos vazios desta
camada por sua vez enrijecendo devido aos efeitos da laterizaccedilatildeo
Devido ao intenso efeito da argilizaccedilatildeo e ao relativo afastamento da
estrutura da rocha matildee possui tecircnues cimentaccedilotildees mas acabam por se
constituiacuterem por partiacuteculas finas que consequentemente poderatildeo provir
coesatildeo devido agrave possibilidade de aacutegua aderida originada pela
atratividade e repulsatildeo coloidal Os solos residuais de granitos e
gnaisses poderatildeo ser constituiacutedos por materiais coesivos classificados
como siltes arenosos e ateacute siltes-argilosos pois muitas vezes possuem
fraccedilatildeo de argila cauliniacutetica Areias pedregulhos e elevada concentraccedilatildeo
de oxi-hidroxiacutedos de ferro e alumiacutenio que geralmente cobrem as
partiacuteculas silto-arenosas dando uma coloraccedilatildeo peculiar forte castanho-
avermelhada e muitas vezes mesclada com outras coloraccedilotildees Devido
ao seu alto grau de intemperismo encontra-se em sua massa pequenos
vazios em forma de bulbos ou filetes que outrora eram preenchidos por
algum material que se decompocircs Portanto sua estrutura possui fracas
cimentaccedilotildees combinada muitas vezes com alta porosidade iacutendice de
vazios elevado e estado natildeo saturado Muitas vezes ocorre a presenccedila de
aacutecidos e materiais orgacircnicos como o plasma argilo-huacutemico que
favorecem a coesatildeo (TEIXERA et al 2001)
- A camada intermediaacuteria eacute constituiacuteda por areias siltosas
granulares com rariacutessima presenccedila de argila com estruturas preservadas
e espessura variaacutevel entre 30 e 40 metros eacute de grande interesse teacutecnico
pois eacute a camada onde a grande maioria das estruturas geoteacutecnicas estatildeo
assentadas Eacute constituiacuteda por misturas de solos com blocos matacotildees e
alteraccedilotildees de rocha Muitas vezes satildeo solos com a aparecircncia da rocha
matildee denominados em geologia de saproliacutetos Estatildeo no estaacutegio
intermediaacuterio ou seja jaacute perderam parte da estruturaccedilatildeo original da
rocha matildee poreacutem ainda natildeo ganharam estruturaccedilatildeo suficiente por
estarem fora da zona de alcance dos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas e dos processos pedogeneacuteticos por isso muitas vezes se
encontram em uma zona talvez inerte com aeraccedilatildeo e natildeo saturada
Devido agrave condiccedilatildeo predominantemente granular e natildeo saturada sobre
forte influecircncia da coesatildeo aparente e com presenccedila de planos de
fraqueza acentuados por microfissuras tornam-se muito susceptiacuteveis a
erosatildeo e extremamente vulneraacuteveis a ocorrecircncia de instabilidades
principalmente pelas variaccedilotildees no teor de umidade (MACIEL FILHO
1994) A coesatildeo verdadeira que ocorre nesta zona eacute devida a
estruturaccedilatildeo quase sempre consequecircncia exclusiva das cimentaccedilotildees
49
entre partiacuteculas Logo a exposiccedilatildeo ou proteccedilatildeo do horizonte
intermediaacuterio (C) e a utilizaccedilatildeo de um sistema de drenagem adequado
para esta regiatildeo (zona) satildeo os principais fatores influentes nos
mecanismos de instabilidades de taludes e encostas para os solos
residuais oriundos do clatilde graniacutetico (Landslide)
- Na camada inferior ou jovem onde o grau de alteraccedilatildeo eacute baixo
mas que pelo menos um de seus constituintes jaacute sofreu alteraccedilatildeo as
estruturaccedilotildees reliquiares oriundas da rocha matildee ainda permanecem com
pouca alteraccedilatildeo dominando as propriedades geomecacircnicas dos solos
contidos nesta faixa deixando portanto as cimentaccedilotildees fortes
proporcionando grande estruturaccedilatildeo no arcabouccedilo soacutelido Logo apoacutes
esta camada tem-se a mudanccedila gradual da sanidade da rocha passando
de alteraccedilatildeo completa agrave moderada subsequentemente rocha pouco
alterada ateacute a rocha satilde (IAEG 1979 GEOLOGICAL SOCIETY
ENGINEERING GROUP WORKING PARTY REPORT 1995 ISRM
1981) Esta sequecircncia de camadas pode ser visualizada na Figura 10
Complementando a narrativa ter-se-ia que aleacutem da lixiviaccedilatildeo que
lava as rochas transportando as partiacuteculas tambeacutem a ocorrecircncia das
iluviaccedilotildees e eluviaccedilotildees que transportam as partiacuteculas atraveacutes das massas
de solos de cima para baixo depositando-as em alguma camada
receptora ainda assim poreacutem de outro modo ocorre neste complexo
sistema que durante as chuvas o niacutevel artesiano da aacutegua aumenta
devido agraves oscilaccedilotildees e flutuaccedilotildees do lenccedilol freaacutetico com isso levando
tambeacutem substacircncias soluacuteveis agora de baixo para cima como uma
ascensatildeo Posteriormente a aacutegua evapora ou volta ao niacutevel freaacutetico
normal muitas vezes deixando depositados estes solutos nos vazios por
onde se infiltrou estes por sua vez prosseguem sofrendo
transformaccedilotildees e tambeacutem poderatildeo estruturar as partiacuteculas A ascensatildeo
poderaacute ocorrer tambeacutem devido a ascendecircncia da aacutegua nos vazios
atraveacutes de forccedilas capilares durante o periacuteodo seco (VAUGHAN
KWAN 1981)
A accedilatildeo conjunta destes processos forma em geral solos
cimentados com estrutura nodular e forte coloraccedilatildeo identificou
Maccarini (1993) Sucintamente as camadas superficiais e superiores
tendem a ser mais homogecircneas e isotroacutepicas comportam-se
similarmente a uma argila sedimentar inorgacircnica de baixa agrave meacutedia
consistecircncia e plasticidade portanto podendo ser analisada facilmente
pela teoria sedimentar para solos saturados observa-se na Figura 10
50
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel para solos tropicais Fonte Cruz (1996)
Por outro lado agraves camadas intermediaacuterias e inferiores satildeo muito
heterogecircneas (Figura 10) anisotroacutepicas possuem grande influecircncia das
cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas e da coesatildeo aparente comportando-se diferentemente dos solos sedimentares (MACCARINI 1996)
51
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos
Evidentemente os processos atraveacutes dos quais os solos residuais
satildeo formados satildeo totalmente diferentes daqueles responsaacuteveis pela
formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argila e areia) Portanto eacute de se
esperar que estes solos tenham comportamentos geomecacircnicos
diferenciados (MACCARINI 1993)
Para o estudo e entendimento das cimentaccedilotildees presentes nos
solos residuais aspectos como a geologia processos de formaccedilatildeo grau
de intemperismo estruturas reliquiares estruturaccedilatildeo da macroestrutura e
da microestrutura associaccedilotildees entre grupos de partiacuteculas porosidade
inicial sensibilidade alta heterogeneidade e anisotropia devem ser
levados em conta quando estudamos tais materiais (MACCARINI
1989)
Os solos residuais estruturados do clatilde graniacutetico de uma maneira
geral satildeo bem permeaacuteveis possuem iacutendices de vazios considerados
altos devido agrave forte influecircncia da matriz granular consequentemente
sua porosidade inicial alta facilita o fluxo de aacutegua abaixo na Figura 11
seguem valores obtidos por Lumb (1962)
Quando compactados aproximam-se dos valores das argilas
sedimentares na ordem de 710
a 810
cms (MACCARINI 1993) O
arcabouccedilo soacutelido dos solos residuais eacute constituiacutedo por marcante
heterogeneidade presenccedila de fissuras zonas de cisalhamento e domiacutenio
da macroporosidade que por sua vez estabelecem caminhos
preferenciais para a aacutegua muitas vezes se tornando problemas de
condutividade portanto a permeabilidade da massa como um todo eacute
muito variaacutevel
Considerando a grande parcela de silte e um pouco de argila presentes
pode-se considerar sua permeabilidade como intermediaacuteria entre
coesiva e granular Apresentam-se com comportamento semelhante ao
dos solos puramente granulares sedimentares apesar do elevado teor de
finos (SANTOS 1988)
52
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)
Os solos residuais do granito possuem uma grande variabilidade
textural e mineraloacutegica variando muito entre pedregulhos areias pouca
argila e uma presenccedila marcante do silte como se pode observar na
Tabela 2 que traz em forma de siacutentese estes dados para alguns granitos
comumente encontrados nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis
(SC) e Porto Alegre (RS) Muitas teacutecnicas utilizadas para os solos
sedimentares natildeo satildeo boas para os solos residuais como por exemplo a
53
reconstituiccedilatildeo e os procedimentos de granulometria que acabam por
destruir a estruturaccedilatildeo natural destes solos inclusive com quebra de
elementos que deveriam ser considerados como inteiros
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)
A quebra de partiacuteculas eacute real pois os feldspatos friaacuteveis (Figura
12 A e B) muito presentes nos solos residuais de granito e gnaisse
quebram sobre pequenos esforccedilos aparecendo fragmentados e menores
do que realmente satildeo naturalmente (BEVILAQUA 2004) Matsuo e
Nishida (1968) estudaram tais efeitos (Figura 12)
Outro problema estaacute na determinaccedilatildeo da real fraccedilatildeo de argila
(Tabela 2) pois a quantidade determinada por microscopia eacute bem maior
do que a estimada pelo ensaio granulomeacutetrico de sedimentaccedilatildeo pois
muitas vezes as partiacuteculas de argila estatildeo fortemente presas agraves
partiacuteculas granulares maiores dificultando a dispersatildeo Na praacutetica
tambeacutem ocorre que muitas vezes quando solicita-se esta massa de solo
para fins de resistecircncia ao cisalhamento e compressibilidade esta acaba
trabalhando conjuntamente como associaccedilotildees e aglomeraccedilotildees
(MITCHELL 1976)
54
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Ponta Grossa
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Independecircncia
Por estas razotildees o conceito de partiacutecula para os solos residuais eacute
discutiacutevel sobre o ponto de vista sedimentar sendo que devido a estas
particularidades se poderaacute ter uma identificaccedilatildeo classificaccedilatildeo e
estimativa de suas propriedades de uma forma natildeo realista Igualmente
sua estruturaccedilatildeo eacute sensiacutevel ocorrendo amolgamento com facilidade
alterando seu estado original Sua amostragem eacute dificultosa pois
possuem com frequecircncia materiais grosseiros que por sua vez tambeacutem
dificultam a moldagem de corpos de prova em laboratoacuterio Devido a sua
grande heterogeneidade e anisotropia ocorre uma impossibilidade de
obtermos duas amostras de solo em condiccedilotildees de cimentaccedilotildees iguais
Estas foram algumas das razotildees pelas quais Maccarini (1989)
pioneiramente no Imperial College (UK) pesquisou Foram realizados
estudos de laboratoacuterio com amostras cimentadas artificialmente para
simular o comportamento de solos residuais (MACCARINI 1987)
Artificialmente foram controladas as variaacuteveis cimentaccedilotildees porosidade
e granulometria com teacutecnicas especiais para obtenccedilatildeo de amostras
55
artificiais (VAUGAHN MACCARINI MOKHTAR 1988
MACCARINI 1987)
Em siacutentese a tendecircncia do comportamento dos solos residuais eacute
a seguinte segundo autores como Vargas (1971) Sandroni (1985)
Vaughan (1985) Bressani (1990) e Maccarini (1980 1987 e 1993)
- Quanto maior for o grau de intemperismo menor seraacute o tamanho
das partiacuteculas principalmente devido agrave accedilatildeo da desintegraccedilatildeo fiacutesica
portanto a tendecircncia eacute de que os solos mais maduros tenham uma
textura mais fina sendo que concomitantemente devido agrave
decomposiccedilatildeo quiacutemica menor seraacute a densidade Por outro lado a
quebra gradual dos feldspatos friaacuteveis aumenta conjuntamente com o
grau de intemperismo tendendo a diminuir os vazios intragranulares
portanto aumentado agrave densidade das partiacuteculas tal comportamento
observa-se nas Figuras 12 13 e 14
- Apesar de possuiacuterem uma ampla faixa de densidade real para
um mesmo solo eacute de se esperar que quanto maior for o grau de
intemperismo menor seraacute a densidade real das partiacuteculas devido agrave
formaccedilatildeo de vazios intragranulares (Figuras 12 e 13)
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III
Fonte Maccarini (1987)
- O intemperismo forma em alguns minerais vazios
intragranulares que se sustentam devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
muitas vezes com forte influecircncia das forccedilas de capilaridade atuantes na
regiatildeo macroporosa como exemplificado nas Figuras 11 13 14 e
56
Tabela 3 que por sua vez alteram a permeabilidade destes solos Eacute de se
esperar portanto que a permeabilidade cresccedila junto com o grau de
intemperismo e que os efeitos de condutividade aumentem em direccedilatildeo agrave
rocha satilde (Figuras 13 e 14)
- O teor de umidade natural iacutendice de vazios e a porosidade
diminuem com o aumento da profundidade sendo que o grau de
saturaccedilatildeo aumenta como se pode observar durante anaacutelise conjunta das
Figuras 14 dos dados obtidos por Vargas (1953) Maccarini (1987)
Figuras 13 e mais recentemente na Tabela nuacutemero 3 siacutentese dos ensaios
de Bevilaqua (2004)
Os limites de Atterberg e o iacutendice de atividade de Skempton
foram idealizados para os solos sedimentares muitas vezes fornecem
valores inadequados quando realizados em solos residuais Pode-se
citar por exemplo aleacutem do preacute-tratamento desestruturante imposto aos
solos para a realizaccedilatildeo dos limites de Atterberg durante o ensaio de
limite de liquidez ocorre o fato de o material deslizar na concha do
aparelho de Casagrande ao inveacutes de fechar a ranhura deformando-se
lateralmente mascarando portanto o resultado obtido
Figura 14 ndash Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini (1992)
Portanto estes ensaios muitas vezes natildeo proporcionam valores
aceitaacuteveis Vaughan et al (1988) propotildee a adoccedilatildeo do ensaio do cone de
penetraccedilatildeo modificado para determinaccedilatildeo do limite de liquidez Este
57
ensaio eacute pouco usado e necessita de estudos visando uma adequaccedilatildeo e
calibraccedilatildeo objetivando sua utilizaccedilatildeo para solos residuais estruturados
Vargas (1971) seguido por Mitchell (1974) posteriormente
Maccarini (1993) destacam os seguintes aspectos sobre os limites de
Atterberg (1911) para os solos residuais
- Para os solos residuais o limite de liquidez diminui com o
aumento da profundidade o que era de se esperar (Figuras 13 e 14)
Com a diminuiccedilatildeo do limite de liquidez (LL) diminui tambeacutem a
tendecircncia do solo agrave expansatildeo Altos valores de plasticidade tornam o
solo com contraccedilotildees cada vez mais altas (VARGAS 1973)
Os solos residuais satildeo em geral parcialmente saturados e porosos
Quando inundados mesmo sob carregamento constante apresentam
variaccedilotildees volumeacutetricas perdendo tambeacutem a componente de coesatildeo
aparente Em geral estas variaccedilotildees volumeacutetricas nos solos satildeo
provocadas pela entrada ou expulsatildeo do ar e da aacutegua dos vazios
principalmente devido a mudanccedilas no teor de umidade Tambeacutem
ocorrem fenocircmenos de colapso estrutural devido a fenocircmenos fiacutesico-
quiacutemicos e remoccedilatildeo das cimentaccedilotildees por algum agente de transporte
(MENDONCcedilA 1990) Da mesma forma do que ocorrem com as
rochas os desconfinamentos que ocorrem in situ liberam as massas de
solos para variaccedilotildees de contraccedilotildees e expansotildees sucessivas Estas
desagregaccedilotildees e a erosatildeo ocorrem nos solos residuais de granito das
regiotildees em estudo provocando instabilidades frequentes nos taludes e
encostas durante fortes chuvas principalmente durante a exposiccedilatildeo do
horizonte residual jovem puramente granular (C)
Portanto estas variaccedilotildees volumeacutetricas dependem diretamente do
teor de umidade inicial do solo conjuntamente com sua densidade
portanto do grau de consistecircncia e compacidade (CHEN 1988)
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados
A expansatildeo eacute a propriedade que certos solos possuem de sofrer
consideraacutevel variaccedilatildeo volumeacutetrica devido principalmente agraves variaccedilotildees
no teor de umidade e a presenccedila de minerais com propriedades fiacutesico-
quiacutemicas reativas agrave presenccedila de aacutegua Para Chen (1988) os fatores que
contribuem na expansatildeo satildeo divididos em a) intriacutensecos referentes agrave
mineralogia textura e estrutura b) extriacutensecos referentes aos fatores
atmosfeacutericos
Simplificadamente a expansatildeo tende a tracionar a estrutura ligante que
se encontra entre as partiacuteculas e conforme a grandeza e a natureza do
58
material ligante acabam por destruir por total esta estrutura
ocasionando em muitos casos um aumento significativo no volume do
material Na praacutetica muitos problemas em fundaccedilotildees ocorrem por estas
razotildees (SIMONS MENZIES 1981) Portanto eacute de se esperar que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas inibam a tendecircncia de expandir dos solos
inicialmente ateacute certo ponto ou seja ateacute que as cimentaccedilotildees sejam
destruiacutedas por estas A partir deste ponto os solos estatildeo desestruturados
e livres para expandir se ainda existir esta tendecircncia Nos solos
residuais de granito quanto maior eacute o grau de intemperismo mais fracas
satildeo as cimentaccedilotildees e em geral para estes solos as forccedilas expansivas
acabam por destruir facilmente as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas
(VAUGHAN KWAN 1984) Satildeo exceccedilotildees a esta regra os solos
proacuteximos da rocha matildee com pequeno grau de intemperismo onde as
propriedades hereditaacuterias da rocha matildee ainda dominam seu
comportamento e por isso as cimentaccedilotildees satildeo fortes (VAUGHAN
KWAN 1981) Estima-se que pequenas deformaccedilotildees menores do que
1 destruam por total as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (JARDINE
SYMES BURLAND 1984)
Outro aspecto importante eacute a remoccedilatildeo das tensotildees confinantes in situ
atraveacutes do desconfinamento Os solos tornam-se livres para expandir
acabam por romperem as ligaccedilotildees entre partiacuteculas preacute-existentes
levando o solo a uma irrecuperaacutevel perda de resistecircncia pois mesmo
que as tensotildees se recomponham ainda assim para se recuperar a
estruturaccedilatildeo perdida seratildeo necessaacuterias as mesmas condiccedilotildees tempo e
efeitos fiacutesico-quiacutemicos que as geraram durante a sua histoacuteria geoloacutegica
(CRUZ 1996)
O fenocircmeno de instabilidade volumeacutetrica causado por contraccedilatildeo
expansatildeo ou colapso do arcabouccedilo soacutelido devido agraves mudanccedilas no teor
de umidade estaacute fisicamente associado e complexamente influenciado
por vaacuterios fatores entre os quais se incluem o tipo de solo
condicionantes climaacuteticos e estados de tensotildees (DELGADO 1986
JUSTO et al 1984)
Para os solos sedimentares as expansotildees estatildeo correlacionadas a
altos teores de argila teores de umidade limite de liquidez e iacutendice de
plasticidade alta ficando em torno de 8 para materiais argilosos
sedimentares e insignificantes para arenosos Este modelo e esta ordem
de grandeza natildeo servem para os solos residuais Para os solos residuais
de origem graniacutetica tambeacutem foram identificadas tais tendecircncias de
variaccedilotildees volumeacutetricas associadas a sua condiccedilatildeo natildeo saturada e grande
permeabilidade (SEED WOODWARD LUNDGREN 1964)
59
Ferreira e Xavier Ferreira (2009) como ilustrado nas Figuras 15 e
16 mediram e analisaram as variaccedilotildees de volume causadas pelas
variaccedilotildees no teor de umidade em amostras indeformadas de vertissolos
argilo-siltosos do municiacutepio de Petrolacircndia no estado de Pernambuco
(BR)
Figura 15 ndash Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
A Figura 15 subdivide-se em zonas partindo de suas observaccedilotildees
como se exemplifica na zona ldquoardquo haacute pequena alteraccedilatildeo na umidade do
solo jaacute em ldquobrdquo haacute mudanccedila de umidade na periferia do solo em ldquocrdquo
apenas o nuacutecleo central manteacutem a umidade inicial por uacuteltimo na zona
ldquodrdquo haacute mudanccedila de umidade em todo o solo Sobre estas condiccedilotildees
analisam o avanccedilo da frente de umidade
60
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
Os mesmos autores utilizando os dados da Figura 16 chegaram agraves
seguintes conclusotildees
- A expansatildeo devido ao acreacutescimo de umidade eacute maior para o
solo com menor umidade inicial
- A ordem e a grandeza com que o solo eacute solicitado ou inundado
influenciam o valor da tensatildeo de expansatildeo
- A pressatildeo de expansatildeo a ser considerada no projeto deve ser
aquela que melhor representa a condiccedilatildeo de campo
- Em funccedilatildeo da umidade inicial e da tensatildeo vertical aplicada ao
solo agrave inundaccedilatildeo leva ao aumento de volume (expansatildeo) ou diminuiccedilatildeo
(colapso)
- O conjunto formado pelas curvas de inundaccedilatildeo sob tensatildeo
carregamento em umidade constante e dessecaccedilatildeo sobre tensatildeo
delimitam regiotildees de expansatildeo colapso e contraccedilatildeo
61
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes cimentantes
e as associaccedilotildees entre partiacuteculas
A mecacircnica dos solos tradicional desenvolvida para os solos
sedimentares natildeo tem dado uma resposta adequada nas anaacutelises que
envolvem solos estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas havendo
uma carecircncia de modelos representativos e uma grande dificuldade em
separar e comensurar os efeitos das cimentaccedilotildees de outros efeitos que
interferem nas propriedades mecacircnicas
A resistecircncia ao cisalhamento dos solos residuais depende de um
complexo mecanismo de resistecircncia diretamente vinculado agraves parcelas
mobilizadas pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas pelo acircngulo de atrito
interno pela coesatildeo aparente e verdadeira dos solos (Figura 17) Apesar
da expressatildeo geral das resistecircncias e do criteacuterio de ruptura de Mhor-
Coulomb serem na praacutetica adequados aos solos residuais as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas conferem uma estruturaccedilatildeo a estes solos
gerando padrotildees de comportamento que natildeo se enquadram no arcabouccedilo
teoacuterico desenvolvido para os solos sedimentares reconstituiacutedos e natildeo
estruturados (PRIETTO 2004)
Estas cimentaccedilotildees contribuem para o aumento da rigidez
diminuiccedilatildeo dos recalques e na melhoria das propriedades mecacircnicas dos
solos que por sua vez somados a outros agentes de uniatildeo
interpartiacuteculas formam as estruturaccedilotildees nos solos e os solos
estruturados naturalmente (CUCCOVILO COOP 1997) Segundo Gens
e Nova (1993) estes materiais pertencem a uma classe intermediaacuteria
entre a mecacircnica dos solos e das rochas
Por estas razotildees se empregaraacute uma breve tentativa de buscar
uma definiccedilatildeo mais adequada para os solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
O conceito definido por Bishop (1972) parece mais adequado
para a definiccedilatildeo dos solos estruturados do que o conceito de matriz
dominante muito utilizado para os solos sedimentares saturados
definidos por Terzaghi (1936)
Bishop (1972) definiu o solo coesivo como aquele em que as
forccedilas de uniatildeo interpartiacuteculas contribuem significativamente no
comportamento fiacutesico-mecacircnico do solo
Vaughan (1985 1988) complementa definindo um solo
estruturado como um solo que possui uma componente da resistecircncia e
rigidez que eacute independente da tensatildeo efetiva e porosidade e que se
comporta como se fosse devida agraves conexotildees fiacutesicas entre partiacuteculas
Portanto de uma forma geral a coesatildeo presente nos solos natildeo eacute devida
62
somente aos efeitos fiacutesicos provocados pela presenccedila dos argilo-
minerais no arcabouccedilo soacutelido mas sim tambeacutem causada por todas as
substacircncias ou agentes fiacutesicos que possam promover uniotildees entre
partiacuteculas permanentes ou temporaacuterias (BISHOP SKEMPTON 1950)
Completando esta tentativa de definiccedilatildeo Cruz (1996) lembra que
embora os solos estruturados tenham uma componente de coesatildeo
derivada da cimentaccedilatildeo a mesma deve ser diferenciada da coesatildeo
efetiva do solo que resulta das forccedilas eleacutetricas entre partiacuteculas (Figura
17) porque a segunda eacute reversiacutevel enquanto que a primeira uma vez
destruiacuteda soacute poderaacute se recompor em longo prazo e se os processos
quiacutemico-fiacutesicos semelhantes aos originais vierem a se repetir Estas
definiccedilotildees e as parcelas definidas estatildeo ilustradas de forma graacutefica e
matemaacutetica na Figura 17 partindo da equaccedilatildeo claacutessica das resistecircncias
de Mohr-Coulomb tentou-se separar os principais agentes e seus
mecanismos
Abaixo segue tentativa de ilustraccedilatildeo do comportamento
diferenciado dos solos residuais estruturados
63
Figura 17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento
Legenda
Onde
- Resistecircncia ao cisalhamento
- Tensotildees normal total e efetiva n5 Figura 17
c C ndash Intercepto coesivo
ctotal ndash Coesatildeo total (1+2+3 Figura 17)
ic - Parcela da coesatildeo devida ao efeito i
- Acircngulo de atrito interno do solo (7 4 e 6 Figura 17)
m - Acircngulo de atrito interno mobilizado ( csm ) n5
Figura 17
cs - Acircngulo de atrito interno no estado criacutetico constante do
material n7 Figura 17
- Acircngulo de dilataccedilatildeo do material n6 Figura 17
64
Na Figura 17 objetiva-se uma visualizaccedilatildeo dos diversos fatores fiacutesicos
(1 2 3 4 5 6 7 e 8) intervenientes na mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao
cisalhamento nas condiccedilotildees drenadas e natildeo saturadas e a formaccedilatildeo dos
provaacuteveis mecanismos de cada agente Ainda na Figura 17 em (A) solo
desestruturado portanto sem os efeitos que compotildee o intercepto
coesivo e em (B) estruturado e com a influecircncia das parcelas que
compotildee o intercepto coesivo
Maccarini (1993) lembra que a existecircncia de coesatildeo verdadeira
em solos residuais de granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas Vargas (1953) visa que no arcabouccedilo soacutelido estruturado
de granito as partiacuteculas natildeo estatildeo imersas em um meio viscoso como
no material puramente coesivo mas sim estatildeo ligadas principalmente
pelos ligantes presentes nas arestas ou concentrados nos contatos entre
as partiacuteculas caracteriacutestico do arcabouccedilo soacutelido com permeabilidade
aberta e porosa
As cimentaccedilotildees naturais podem ser encontradas nas mais diversas
formaccedilotildees geoloacutegicas como nos solos residuais areias cimentadas
argilas sensitivas cimentadas solos vulcacircnicos cimentados rochas
brandas alteraccedilotildees de rochas solos artificiais solos tropicais lateriacuteticos
e saproliacuteticos (LAGOIA NOVA 1993) Embora estas estruturaccedilotildees
devidas agraves cimentaccedilotildees possam ser originadas por processos distintos o
modo como estes materiais respondem aos carregamentos segue um
modelo similar (PRIETTO 2004) Estudos recentes revelam que o
comportamento do solo artificial (artificial bonded soil) pode ser muito
similar aos de solos residuais e rochas brandas (MACCARINI 1987)
As cimentaccedilotildees poderatildeo ocorrer tanto nos solos sedimentares
quanto nos residuais poreacutem nos solos sedimentares as cimentaccedilotildees natildeo
estatildeo relacionadas com as estruturas reliquiacuteares da rocha matildee Logo as
cimentaccedilotildees podem resultar de deposiccedilatildeo de substacircncias com poder
cimentante entre os contatos intergranulares de cristalizaccedilotildees
recristalizaccedilotildees formaccedilatildeo de novos minerais ou de complexas ligaccedilotildees
quiacutemicas entre materiais residuais da rocha matildee ou transportados que
coexistam em seu entorno (MITCHELL 1972) Por outro lado nos
solos residuais as cimentaccedilotildees satildeo vinculadas aos resquiacutecios de
estruturas reliquiares da forte coesatildeo ou coerecircncia da rocha matildee
decomposta e desintegrada por agentes de intemperismo naturais
(SANGREY 1972) Por isso para os solos residuais a formaccedilatildeo das
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas eacute muito mais complexa e poderaacute estar
associada tanto agrave formaccedilatildeo de novos minerais como as precipitaccedilotildees
em geral (MITCHELL 1973) Acredita-se que as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas ocorram em um sistema submetido a um campo de tensotildees em
65
condiccedilotildees de equiliacutebrio (ATKINSON 1993) Em seguida com o passar
do tempo estas substacircncias depositadas poderatildeo cristalizar recristalizar
e envelhecer devido a reaccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas aceleradas por mudanccedilas
de pressatildeo umidade temperatura aumentando cada vez mais e
continuamente o grau de ligaccedilatildeo entre as partiacuteculas (MITCHELL
1973) Por isso o processo das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas natildeo eacute
contiacutenuo inclusive depois de revertido poderaacute parte do mesmo ser
restaurado por processos como a cicatrizaccedilatildeo e a tixotropia Por isso eacute
uma variaacutevel dependente das condiccedilotildees climaacuteticas geograacuteficas e da
histoacuteria geoloacutegica da crosta terrestre (GUERRA GUERRA 1997)
As estruturas cimentantes satildeo compostas e possuem
principalmente como agentes cristalizantes os cimentos silicosos
calcaacuterios e ferruginosos com a presenccedila principal do carbonato de
caacutelcio e da siacutelica (Figura 18) Outros agentes cimentantes ocorrem como
os oacutexidos hidroacutexidos e carbonatos de ferro alumiacutenio magneacutesio titacircnio
baacuterio em forma de cloretos sais e sulfatos aleacutem da combinaccedilatildeo com
metais alcalinos como o potaacutessio soacutedio e o liacutetio (MITCHELL 1974)
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)
Abaixo segue breve discussatildeo sobre alguns agentes de
cimentaccedilotildees naturais especificando o agente fiacutesico-quiacutemico natural de
funccedilatildeo agregadora principal citando alguns pesquisadores que trataram do assunto
- Calcaacuterios devido ao cimento Calcaacuterio 3CaCO quimicamente
satildeo muito reativos e dissolviacuteveis depositam-se e desagregam-se
66
facilmente formando cimentaccedilotildees fracas (COOP ATKINSON 1993
FOOKES VAUGHAN 1986 FOOKES 1988)
- Silicosos devido ao cimento silicoso 32OSi formam solos
com coloraccedilatildeo amarelada e que possuem estado intermediaacuterio de
estabilidade fiacutesico-quiacutemico (CLOGH SITAR BACHUS 1981
MITCHELL SOLYMAR 1984 OrsquoROURKER CRESPO 1988)
- Ferruginosos e metaacutelicos devido ao cimento
metaacutelico 3232 OAlOFe eacute o mais resistente dos agentes
proporcionando uma cimentaccedilatildeo forte e boa resistecircncia agrave erosatildeo
portanto com pouca alterabilidade fiacutesico-quiacutemico eacute muito comum nos
perfis residuais tropicais (SANGREY 1972 LEROUEIL VAUGHAN
1990)
- Conecccedilotildees por pontes de silico-aluminatos (SANGREY 1972
MENDONCcedilA 1990)
- Organo-bioloacutegicos (carbono) aacutecidos orgacircnicos e o plasma
argilo-huacutemico por exemplo inclusive formando complexa misturas
minerais (BJERRUM 1967 MITCHELL 1976)
Na Figura 19 estatildeo ilustradas algumas microfotografias de
agentes cimentantes artificiais como ilustraccedilatildeo
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilatildeo devida agrave
calcita em (b) devida agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)
Um exemplo de estruturaccedilatildeo complexa foi dado por Casagrande
(1932) cuja ilustraccedilatildeo segue na Figura 20
67
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)
Nos solos residuais de granito ocorrem cimentaccedilotildees originadas
por agentes de ligaccedilotildees complexas entre metais e o siliacutecio que neste
caso formam cimentaccedilotildees meacutedias agrave fracas em uma ampla faixa de
densidade e porosidade com composiccedilatildeo quiacutemica mineraloacutegica diversa
Na grande maioria dos casos praacuteticos a coesatildeo verdadeira dos solos
estruturados de origem residual graniacutetica eacute devida a complexa interaccedilatildeo
entre os modos baacutesicos de atuaccedilotildees simultacircneas dos processos residuais
e da deposiccedilatildeo de agentes aglutinantes por transporte (SAXENA
LASTRICO 1978)
Denomina-se de estruturaccedilatildeo (structure) de um solo o efeito
conjunto das ligaccedilotildees entre partiacuteculas devidas aos agentes cimentantes e
adesivos (bonding) e do efeito do arranjo e distribuiccedilatildeo espacial
intergranular (fabric) que por sua vez eacute funccedilatildeo da densidade
embricamento entrosamento e do intertravamento entre partiacuteculas
(packing) de um solo pioneiramente definido por Mitchell (1976)
Segundo os morfologistas a estrutura diz respeito agrave agregaccedilatildeo de
partiacuteculas formando aglomerados que se separam segundo planos
adjacentes naturais de fraqueza considerando como unidades de organizaccedilatildeo os agregados (pedes) o fundo matricial e os caracteres
pedoloacutegicos
68
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974)
Legenda
Uniotildees fracas a) Dispersa e floculada b) Agregada poreacutem
desfloculada Uniotildees fortes c) Superfiacutecie e aresta floculada mas
dispersa d) Aresta com aresta floculada mas dispersa e) Superfiacutecie e
aresta floculada e agregada f) Aresta com aresta floculada e agregada
g) Superfiacutecie e aresta com aresta e aresta floculada e agregada
Devem-se separar os efeitos das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas e das
associaccedilotildees entre conjuntos de partiacuteculas (Figuras 21 e 23) As ligaccedilotildees
entre partiacuteculas (Figura 21) formam o que denominamos de
microestruturaccedilatildeo correlacionada ao iacutendice de vazios do solo e a
permeabilidade meacutedia da massa de solo Por outro lado as ligaccedilotildees
arranjos entrelaccedilamentos e ramificaccedilotildees entre grupos (Figura 23)
formam o que denominamos de macroestrutura associada agrave porosidade
natural do solo e a permeabilidade de fronteira (MITCHELL 1973) Por
isso os efeitos do arranjo espacial do arcabouccedilo soacutelido ainda se
subdividem em macroestrutura (macrofabric) que satildeo as
heterogeneidades estratificaccedilatildeo fissuras descontinuidades em geral
que formam poros muitas vezes visiacuteveis a olho nu e microestrutura
(microfabric) que satildeo as descontinuidades e heterogeneidades que precisam ser estudadas com o uso das lentes microscoacutepicas (COLLINS
MCGOWN 1974)
69
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Adaptado de
Cruz (1996)
70
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura
Fonte Adaptado de Collins e MCGown (1974)
Portanto um solo cimentado (bonded soil) eacute um solo sensiacutevel onde a
estrutura intriacutenseca natural ou artificial (structure = bonding + fabric) se
encontra preservada ou pelo menos parcialmente (BURLAND 1990)
Na Figura 22 ilustra-se um perfil residual caracteriacutestico dos solos
residuais (CRUZ 1996)
Diversos satildeo os fenocircmenos micro e macroestruturais presentes
nos solos residuais de granito os quais condicionam sua resposta
mecacircnica podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade
(Figura 23) a presenccedila de uma matriz silto-argilosa a condiccedilatildeo natildeo
saturada a quebra das cimentaccedilotildees e das partiacuteculas aleacutem da presenccedila de
pequenos blocos de rocha natildeo alterada (MACCARINI 1993)
As cimentaccedilotildees entre partiacuteculas formam estruturaccedilotildees que
poderatildeo formar arcabouccedilos soacutelidos estaacuteveis ou instaacuteveis fortes ou
fracos conforme a natureza quiacutemica e fiacutesica das ligaccedilotildees ocorridas
(INGLES 1962) Na Figura 23 ilustram-se alguns tipos de associaccedilotildees
Os solos colapsiacuteveis e expansiacuteveis por exemplo possuem uma grande
71
parcela das forccedilas de uniotildees entre partiacuteculas devidas agrave coesatildeo aparente e
a agentes instaacuteveis susceptiacuteveis as mudanccedilas no teor de umidade
provocadas por exemplo pela inundaccedilatildeo ou substacircncias reativas agrave
presenccedila de aacutegua por isso encontram-se sobre uma condiccedilatildeo meta-
instaacutevel (MENDONCcedilA 1990)
Ingles (1962) realizou um trabalho incansaacutevel a fim de separar a
verdadeira contribuiccedilatildeo das cimentaccedilotildees sobre as tensotildees efetivas
levando em conta os contatos entre partiacuteculas Propocircs um meacutetodo para
caacutelculo da forccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas aleacutem de uma anaacutelise da
estabilidade estrutural do arranjo do arcabouccedilo soacutelido segundo o aacutebaco
que segue pois a correta interpretaccedilatildeo da estabilidade do solo sobre a
presenccedila da aacutegua reproduz a natureza e a grandeza das forccedilas de uniatildeo
interpartiacuteculas do arcabouccedilo soacutelido de um solo
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilatildeo
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)
72
Figura 25 ndash Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1985) Maccarini (1993) e Reis (2004)
O grau de intemperismo e os efeitos da estruturaccedilatildeo agem
diretamente sobre as propriedades fiacutesicas dos solos residuais que por
sua vez refletem sobre as propriedades de compressibilidade resistecircncia
ao cisalhamento e de permeabilidade (hidraacuteulicas) destes solos
conforme pode ser constatado na Figura 25 a (MACCARINI 1993)
Na Figura 25b Sandroni (1985) utilizando envoltoacuterias obtidas
em testes drenados com amostras indeformadas submersas de solos
residuais do sudoeste do Brasil analisou os efeitos do intemperismo
sobre a resistecircncia ao cisalhamento Observa-se na Figura 25 que a
coesatildeo e o acircngulo de atrito saem de valores relativamente altos na
superfiacutecie decaem no meio do manto residual e voltam a crescer em
direccedilatildeo a rocha matildee O iacutendice de vazios e a compressibilidade diminuem
com a diminuiccedilatildeo do grau de intemperismo (Figura 25) Com o aumento
do teor de feldspato haacute aumento na resistecircncia ao cisalhamento ao
contraacuterio disto o teor de mica aumenta com o grau de intemperismo
diminuindo a resistecircncia ao cisalhamento (Figura 25)
Os materiais cimentados fisicamente caracterizam-se por
apresentarem um comportamento de rigidez resistecircncia e porosidade superiores quando comparados com os mesmos poreacutem que tenham sido
submetidos ao simples processo de deposiccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou
desestruturaccedilatildeo (MACCARINI 1993) Portanto quando os solos
estruturados satildeo submetidos a algum efeito fiacutesico ou quiacutemico como um
73
carregamento por exemplo que destrua suas cimentaccedilotildees estes tendem
a passar de um estado estruturado para um estado desestruturado assim
sendo fisicamente para termos de resistecircncia ao cisalhamento estes jaacute
natildeo seratildeo mais o mesmo material Na Figura 26 ilustra-se a mudanccedila de
estado devido agrave quebra das cimentaccedilotildees
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees
Fonte Atkinson (1996)
Ressalta-se que o estado de tensotildees da regiatildeo em amarelo da
Figura 26 soacute pode ser alcanccedilado devido aos efeitos das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas (ATKINSON 1996) O comportamento estruturado
acima da CSL alcanccedilando o estado de pico com posterior quebra das
cimentaccedilotildees que estruturavam os solos e a migraccedilatildeo das tensotildees ateacute o
regime estacionaacuterio residual sobre a linha de estados criacuteticos (CSL) eacute
visualizado na Figura 26
Vargas (1953) foi pioneiro em pesquisas sobre solos residuais e
denominou esta tensatildeo que limita a quebra das cimentaccedilotildees de tensatildeo
de cedecircncia (yield stress) que pode ser visualizada no ponto A da
Figura 26
233 O comportamento geo-mecacircnico
Estudos modernos indicam que esta tensatildeo de cedecircncia eacute mobilizada no campo das pequenas deformaccedilotildees Poulos e Davis
(1974) seguido por Atkinson (1996) estudaram materiais cimentados
de diversas origens confirmando que de uma forma geral para
deformaccedilotildees menores do que 1 as cimentaccedilotildees satildeo totalmente
removidas Jardine Symes e Burland (1984) indicaram em suas
74
pesquisas que para valores de tensatildeo menor do que a tensatildeo de cedecircncia
(yield point) os solos cimentados tendem a ser muito riacutegidos sendo que
pequenas deformaccedilotildees na ordem de 01 mobilizam a tensatildeo de
cedecircncia (JARDINE POTTS FOURIE BURLAND 1986
ATKINSON 1996)
Uma das primeiras tentativas em separar os efeitos da coesatildeo por
cimentaccedilotildees e o acircngulo de atrito interno sobre o mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento dos solos estruturados foi agrave de
Schmertmann e Osterberg (1960) em um trabalho muito interessante
Utilizando solos cimentados os autores estudaram o espaccedilo tensatildeo-
deformaccedilatildeo e depois de diversos ensaios mecacircnicos separaram estes
solos em trecircs grupos de curvas conforme a Figura 27 (grupos I II III)
Observa-se na Figura 27 a distribuiccedilatildeo entre o atrito e as cimentaccedilotildees
sobre a mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento Segundo os autores
a curva I (Figura 27) desenvolve-se inicialmente com um
comportamento riacutegido e elaacutestico quebrando cimentaccedilotildees ateacute a
formaccedilatildeo da tensatildeo de cedecircncia no pico da curva onde apoacutes ocorre a
plastificaccedilatildeo do material eacute a que melhor representa os solos
estruturados Ateacute a tensatildeo de cedecircncia (yield stress) a resistecircncia ao
cisalhamento eacute governada pelas cimentaccedilotildees apoacutes passa gradualmente
este domiacutenio para o acircngulo de atrito interno respectivamente
desestruturando o arcabouccedilo soacutelido (ATKINSON BRANSBY 1978
LEROUEIL VAUGHAN 1990)
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Adaptado de Maccarini (1992)
75
O comportamento da curva e a rigidez dos solos dependem do
tipo e do niacutevel de tensotildees aplicadas a quebra das cimentaccedilotildees poderaacute
ser ocasionada por tensotildees isotroacutepicas (confinantes) ou anisotroacutepicas
(cisalhantes) (ZIENKIEWICZ TAYLOR 1994)
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)
76
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)
77
Comparaccedilotildees entre estados estruturados e desestruturados com o
mesmo teor de umidade e iacutendice de vazios inicial foram feitas por
Bishop e Henkell (1951) Autores como Schofield e Wroth (1968)
Houlsby (19811982) Burland (1990) e Atkinson (1996) analisaram os
efeitos da estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido atraveacutes da curva normal
intriacutenseca do solo Mais recentemente a medida indireta da resistecircncia agrave
traccedilatildeo obtida pelo ensaio de compressatildeo diametral tornou-se muito
satisfatoacuteria para mediccedilotildees da coesatildeo (SANGREY 1972 MACCARINI
1987) Outra estimativa muito usual eacute obter a envoltoacuteria de ruptura
utilizando o ensaio de cisalhamento direto para os solos estruturados
nas condiccedilotildees naturais e inundadas removendo por tanto os efeitos da
coesatildeo aparente Exemplificando as Tabelas 4 e 5 trazem uma siacutentese do
trabalho de alguns pesquisadores A Tabela 6 traz uma siacutentese da
pesquisa de Higashi (2006) Ainda na Tabela 4 Higashi (2006)
sintetizou os trabalhos de Davison Dias (1987) Dias e Gheling (1983)
Bastos (1991) Raimundo (2002) Bevilaqua (2004) Santos (2007) que
utilizaram o ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees naturais e
inundados para solos residuais derivados do clatilde graniacutetico da regiatildeo sul
do Brasil
Outro aspecto importante diz respeito agrave condiccedilatildeo natildeo saturada
dos materiais estruturados Tentar-se-aacute fazer uma abordagem superficial
sobre este fenocircmeno Simplificadamente a aacutegua dos solos subdivide-se
em livre e retida Com a secagem dos solos a aacutegua livre eacute transportada
dos vazios por evaporaccedilatildeo ou gravidade poreacutem a aacutegua retida permanece
aderida agraves partiacuteculas devido agraves forccedilas capilares e eletroquiacutemicas
(SCHREIMER 1988) Na proporccedilatildeo que o solo continua secando
ocorre uma tendecircncia de contraccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e a aacutegua por
sua vez tem a tendecircncia em ocupar os menores vazios assim
diminuindo cada vez mais o raio dos meniscos capilares na interface ar-
aacutegua consequentemente deixando a aacutegua cada vez mais aderida agraves
partiacuteculas Estes efeitos aumentam continuamente enquanto o teor de
umidade diminui e interferem de forma significativa na liberdade de
movimento do arcabouccedilo soacutelido acabando por ldquoprenderrdquo as partiacuteculas
soacutelidas umas agraves outras equivalendo-se a uma ligaccedilatildeo interpartiacuteculas
(CRUZ 1996) Este complexo sistema de interaccedilatildeo ocasiona o que
denominamos de coesatildeo aparente Estes efeitos satildeo reduzidos a valores
muito pequenos com a entrada da aacutegua nos vazios portanto eacute um estado
temporaacuterio e natildeo deve ser computado como um mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento verdadeiro e permanente dos solos Nos
solos residuais de granito a macroestrutura eacute muito sensiacutevel agrave presenccedila
de aacutegua e poderaacute desagregar raacutepida e bruscamente na presenccedila desta
78
Este fenocircmeno eacute muito complexo e um tanto ainda desconhecido
dependente de muitas variaacuteveis como a entrada do ar no sistema e os
agentes fiacutesico-quiacutemicos e termodinacircmicos como observar-se na Figura
29 Muitos trabalhos relevantes foram realizados como por exemplo os
trabalhos de Fredlund e Morgenstern (1977)
Para Cruz (1996) os solos natildeo saturados satildeo regidos pelo excesso
de tensatildeo sobre a tensatildeo do ar )( aru as tensotildees que ocorrem nas
aacutereas de contato ( verdadeiro ) e a accedilatildeo da succcedilatildeo matricial )( aacuteguaar uu
( u ) rarr )( tgc 1 e 2
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2)
Fonte Terzaghi Peck Mesri (1996)
Figura 28 ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a
pressatildeo no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua
Fonte Cruz (1996)
Cruz (1996) na Figura 28 traz uma associaccedilatildeo das tensotildees
desenvolvidas em solos natildeo saturados sintetizando autores como
Bishop et al 1964 Vaughan 1973 Sherard 1981 apud VAUGHAN
1990 Muitas equaccedilotildees foram propostas para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento dos solos natildeo saturados partindo de Bishop
(1959) que por sua vez emanou dos princiacutepios das tensotildees efetivas de
79
Terzaghi (1923) e da equaccedilatildeo de Mohr-Coulomb Abaixo se
exemplificam as duas hipoacuteteses
)( Waa uuu rarr tan))(( waa uuuc
3 e 4
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4)
Fonte Bishop Alpan Blight Donald (1960)
Onde
Tensotildees normais efetivas
Tensotildees normais totais
u Tensotildees neutras ou poro-pressatildeo
Paracircmetro dependente do grau de saturaccedilatildeo da amostra
au Tensatildeo no ar
wu Tensatildeo na aacutegua
)( wa uu - Succcedilatildeo matricial (FREDLUND MORGENSTERN 1977)
- Acircngulo de atrito interno do solo nas condiccedilotildees efetivas
Observa-se que solos ressecados em geral trincam e neste caso
a resistecircncia da massa deste solo fissurado deve ser considerada sobre
outro enfoque fiacutesico (CRUZ 1996)
Figura 29ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Adaptado de Fedlund e Rahardjo (1993)
80
Muitos modelos fiacutesicos teoacutericos tecircm sido elaborados na tentativa
de explicar o complexo mecanismo de resistecircncia ao cisalhamento e
compressibilidade do arcabouccedilo soacutelido dos solos estruturados
Parece que todos os modelos modernos originam-se da
interpretaccedilatildeo preconcebida de Vargas em 1953
Vargas (1953) brilhantemente chamou atenccedilatildeo sobre a
importacircncia da accedilatildeo das forccedilas de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas nos
solos Concluindo que diferentemente das argilas sedimentares preacute-
adensadas em que o estado de preacute-adensamento estaacute correlacionado
diretamente agrave histoacuteria de tensotildees das mesmas os solos residuais
estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas apesar de se encontrarem
num estado similar ao preacute-adensado sedimentar possuem uma notaacutevel
diferenciaccedilatildeo pois o seu estado de preacute-adensamento natildeo possui ligaccedilatildeo
direta com a histoacuteria de tensotildees mas sim com as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas (estruturaccedilotildees) Por isso para os solos residuais estruturados
Vargas (1953) denominou a tensatildeo de preacute-adensamento destes de
tensatildeo de preacute-adensamento virtual
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)
Devido agrave tensatildeo de preacute-adensamento estes solos apresentam
tensotildees efetivas maiores do que a tensatildeo efetiva promovida pelo
81
confinamento esperada devido ao peso proacuteprio dos solos acima deste
ponto conforme se pode observar na figura 30 que traz dados da
pesquisa de Maccarini (1980) Apesar deste progresso no entendimento
da compressibilidade dos solos estruturados ainda existem muitas
lacunas em aberto e o processo real ainda natildeo estaacute totalmente entendido
pela engenharia atual (BRESSANI 1990)
Experimentalmente muito do exposto sobre compressibilidade
estaacute confirmado Para a compressibilidade a mesma lei ou seja a teoria
do adensamento de Terzaghi (1925) que governa as argilas
sedimentares eacute vaacutelida para os solos residuais Aparentemente as curvas
de compressibilidade dos solos residuais satildeo semelhante aacutes curvas de
argilas sedimentares (MACCARINI 1993)
Na Tabela 7 segue os ensaios de compressatildeo axial confinada
(ensaio de adensamento) e os valores da tensatildeo de preacute-adensamento
virtual determinada pelo meacutetodo de Pacheco Silva (ABNT 1990) e dos
iacutendices de compressatildeo e de recompressatildeo para solos residuais de
granito da regiatildeo sul do Brasil sintetizados por Higashi (2004)
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)
Maccarini (1987) no Imperial College (UK) realizou ensaios
com solos artificiais composto por quartzo caulim queimado a 1100˚C
e como agente ligante uma lama de caulim natural aquecido em
82
diversas temperaturas com tempos variados controlando a porosidade e
o grau de cimentaccedilotildees com teacutecnicas especiacuteficas assim natildeo dependendo
das complicaccedilotildees de amostragem e uniformidade de amostras naturais
Realizou uma campanha de ensaios compostas por compressotildees
uniaxiais natildeo confinadas diametrais e triaxiais submetendo os solos a
carregamentos nos campos isotroacutepicos e anisotroacutepicos visando mapear
os pontos de quebra das cimentaccedilotildees separar os efeitos da porosidade
da componente de ligaccedilatildeo do grau e da degradaccedilatildeo do agente
cimentante
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)
83
Entretantos aspectos em sua pesquisa avistou dois pontos
caracteriacutesticos ldquofirst bond yield line and second or final bond yield
linerdquo o primeiro marcava o iniacutecio da quebra das cimentaccedilotildees e o
segundo a destruiccedilatildeo total destas Por sua vez estes pontos separavam o
espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo em trecircs regiotildees distintas (I II e III)
A Tabela 8 traz uma siacutentese da anaacutelise das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees A primeira caracterizada por todas as cimentaccedilotildees estarem
intactas a segundo intermediaacuteria caracterizada pela mudanccedila de
mecanismo devido agrave quebra gradual das cimentaccedilotildees e
concomitantemente mobilizaccedilatildeo do acircngulo de atrito e a terceira com
todas as cimentaccedilotildees destruiacutedas
Vaughan (1985) e Maccarini (1987) com estas conclusotildees
experimentalmente abriram espaccedilo traccedilando o caminho para que
diversos pesquisadores mundo a fora formulassem hipoacuteteses e modelos
fiacutesicos para os solos estruturados
Entre tantas hipoacuteteses se descreveraacute sucintamente os dois
principais modelos atuais aplicados para analises de solos estruturados
o modelo de Leroueil e Vaughan (1990) para compressibilidade e o
modelo de Coop e Atkinson (1993) para tensotildees e deformaccedilotildees
Leroueil e Vaughan (1990) utilizaram areais artificiais
cimentadas por carbonato de caacutelcio fazendo uso de diversos ensaios de
compressatildeo isotroacutepica e compressatildeo confinada para estudo das relaccedilotildees
entre tensotildees e deformaccedilotildees concomitantemente cruzando dados
obtidos para os solos naturalmente cimentados com outros solos
artificialmente cimentados identificaram no espaccedilo tensatildeo meacutedia e
iacutendice de vazios dois espaccedilos caracteriacutesticos e diferenciados para um
mesmo solo comum aos solos artificiais e naturalmente estruturados
como ilustrado na Figura nuacutemero 31
O espaccedilo possiacutevel agrave estrutura eacute visualizado pela regiatildeo hachurada na
Figura 31 onde os solos estatildeo sobre influecircncia das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e da tensatildeo de preacute-adensamento virtual e o espaccedilo
desestruturado possiacutevel a todos os estados estruturais onde jaacute natildeo
existem mais influecircncias das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (Figura 31)
84
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturados
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios e
Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)
Ainda na Figura 31 eacute possiacutevel visualizar a linha de compressatildeo que
separa as duas regiotildees e o ponto Y que eacute a tensatildeo de cedecircncia que por
sua vez eacute correspondente agrave tensatildeo de preacute-adensamento virtual (CRUZ
1996)
Coop e Atkinson (1993) utilizando ensaios de cisalhamento e
compressatildeo triaxial estudaram a relaccedilatildeo entre tensotildees e deformaccedilotildees de
materiais naturalmente cimentados e concluiacuteram que esta relaccedilatildeo eacute
dependente fundamentalmente do estado inicial do material em relaccedilatildeo agrave
curva de plastificaccedilatildeo e agrave linha de estado criacutetico no estado estruturado
Com base nisso idealizaram um comportamento para os solos com
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas dividindo seu comportamento em trecircs
classes de niacuteveis principais com relaccedilatildeo agrave linha de estado criacutetico e a
curva de plastificaccedilatildeo como ilustrado na Figura 32
A primeira classe (1 na Figura 32) delimita o comportamento dos
solos em que o cisalhamento se daacute como se o solo natildeo fosse cimentado ou seja a tensatildeo efetiva aplicada eacute tatildeo alta que ultrapassa o limite de
resistecircncia proporcional (yield point) superando tambeacutem a tensatildeo de
cedecircncia plastificando o material durante a compressatildeo isotroacutepica
tambeacutem denominado de fabric-dominated
85
A segunda classe (2 na Figura 32) acontece para um estado de
tensotildees efetivas intermediaacuterio no qual a quebra das cimentaccedilotildees se daraacute
durante o cisalhamento concomitantemente com a mobilizaccedilatildeo gradual
do atrito e a partir do ponto de plastificaccedilatildeo a resistecircncia seraacute
governada pelo atrito entre as partiacuteculas pois a colaboraccedilatildeo da
cimentaccedilatildeo eacute muito pequena A curva tensatildeo deformaccedilatildeo caracteriza-se
inicialmente por um pronunciado regime elaacutestico seguido por ponto de
plastificaccedilatildeo
Na terceira classe (3 na Figura 32) o material eacute cisalhado a
baixos niacuteveis de tensatildeo efetiva em relaccedilatildeo ao grau das cimentaccedilotildees que
agora governa seu comportamento e a relaccedilatildeo tensatildeo e deformaccedilatildeo eacute
pronunciada pela formaccedilatildeo de acentuada tensatildeo de pico tambeacutem
denominado material bonding-dominated
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson 1993 a) Trajetoacuteria
de tensotildees b) Espaccedilo tensotildees-deformaccedilotildees Fonte Coop e Atkinson
(1993)
Estudos recentes revelam que o aumento das cimentaccedilotildees ou das
tensotildees confinantes aumenta a resistecircncia ao cisalhamento dos solos e
estatildeo associadas agrave formaccedilatildeo de uma resistecircncia de pico bem definida
aumentando agrave tendecircncia agrave fragilidade rigidez e que por outro lado
diminuem a dilataccedilatildeo e a tendecircncia ao excesso de poro-pressatildeo negativa
(HAERI HAMIDI ASGHARI HOSSEINI TOLL 2005)
Prietto (2004) confirmou o que Sangrey (1972) e Vaughan (1988) jaacute haviam observado em partes depois de uma campanha de ensaios de
compressotildees e triaxiais seguido de anaacutelises estatiacutesticas sobre uma
grande quantidade de ensaios jaacute realizados pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul ao longo dos uacuteltimos anos concluiu que o
comportamento fraacutegil e riacutegido observado para tensotildees de confinamento
86
baixa muda de forma gradual para duacutectil e plaacutestico agrave medida que as
tensotildees confinantes aumentam Que de uma forma geral o
comportamento tensatildeo-deformaccedilatildeo de um solo cimentado pode ser
descrito como sendo inicialmente muito riacutegido e linear ateacute o ponto de
plastificaccedilatildeo (yield surface ou yield locus) que eacute bem definido a partir
do que o solo experimenta deformaccedilotildees plaacutesticas crescentes ateacute a
ruptura que ocorre de modo fraacutegil O comportamento poacutes-pico sugere a
existecircncia de estado uacuteltimo onde a tensatildeo desvio e a deformaccedilatildeo
volumeacutetrica se tornam estaacuteveis com a deformaccedilatildeo axial (PRIETTO
2004)
234 A anisotropia e a heterogeneidade
A anisotropia eacute um fenocircmeno que faz com que as caracteriacutesticas
intriacutensecas e essenciais de algum material dependam da direccedilatildeo em que
ocorrem as propagaccedilotildees de determinado fenocircmeno fiacutesico
Obviamente pode-se imaginar que haacute uma relaccedilatildeo direta entre
anisotropia e heterogeneidade
O conceito de heterogeneidade denota por si proacuteprio o
significado da mecacircnica do natildeo contiacutenuo (descontiacutenuo) que estuda o
comportamento da massa de um material que eacute composto por partes de
diferente natureza sendo sobre certo ponto de vista uma perfeita
descriccedilatildeo para os solos residuais que por isso resiste e comporta-se de
maneira desuniforme (MELLO 1973)
Casagrande e Carrilho (1944) distinguiram dois tipos de
anisotropias A anisotropia inerente que ocorre devido agraves caracteriacutesticas
preferenciais de orientaccedilatildeo das partiacuteculas e de seus constituintes durante
a formaccedilatildeo do solo E a anisotropia induzida que se deve agraves causas
fiacutesicas transformadoras da estrutura original que atuaram e atuam no
solo durante sua histoacuteria geoloacutegica Para os solos sedimentares a
anisotropia eacute vinculada a sua formaccedilatildeo e histoacuteria de tensotildees por outro
lado para os solos residuais a anisotropia estaacute vinculada agrave configuraccedilatildeo
herdada pela rocha matildee (REIS 2004)
Maccarini (1980) valendo-se de ensaios de cisalhamento direto
analisou em laboratoacuterio as caracteriacutesticas anisotroacutepicas de um solo
residual gnaacuteissico jovem do campo experimental da PUCRJ Os ensaios
foram realizados com solo na umidade natural o acircngulo entre a
superfiacutecie de ruptura induzida e os planos de xistosidade do solo (β)
foram fixados em 0˚ 45˚ ou 90˚ A Tabela 9 mostra os valores de
coesatildeo e acircngulo de atrito encontrados para os diferentes valores de (β)
87
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)
O autor conclui que os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento natildeo
foram significativamente afetados e que houve deformaccedilotildees na ruptura
menores nas direccedilotildees das xistosidades (MACCARINI 1980)
Seguindo uma tendecircncia outros muitos pesquisadores como Reis
(2004) Reis e Azevedo (1999) Pastore (1992) Maciel (1991) Costa
Filho e De Campos (1991) Vaughan e Kwan (1984) Houmlek (1983)
Maccarini (1980) Donath (1964) acharam mais comportamento
isotroacutepico do que anisotroacutepico nas massas de solos analisadas somente
encontrando significantes anisotropias nos solos residuais de granito e
gnaisse no que se refere agrave componente ligada ao intercepto coesivo
Estes solos por possuiacuterem uma aparecircncia heterogecircnea nos
induzem a achar tambeacutem que satildeo anisotroacutepicos o que natildeo se confirmou
experimentalmente pelos menos para os solos residuais oriundos do clatilde
graniacutetico brasileiro
Abaixo segue alguns dados ilustrativos de diversos autores que
procuraram comportamentos anisotroacutepicos conforme as xistosidades
estratificaccedilotildees e o grau de intemperismo dos solos residuais de gnaisses
e granitos (Tabelas 10 11 12e 13)
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho e De Campos (1991)
88
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)
Tabela 12 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)
89
Tabela 13 ndash Siacutentese dos resultados obtidos comparando as
propriedades da massa de solo com um plano de fraqueza composto por
material argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)
Partindo da presunccedilatildeo de que os solos residuais tendem a preservar a
estrutura reliquiar herdada da rocha matriz podemos entatildeo dizer que a
heterogeneidade presente em tais solos seraacute reflexo direto da
heterogeneidade da rocha matildee Deste pressuposto uma possiacutevel
explicaccedilatildeo aparece pois as rochas sem foliaccedilatildeo ou acamamentos como
os granitos basaltos metabasaltos e argilitos tendem a ser mais
uniformes ou apresentarem nucleaccedilotildees ou blocos mais ou menos
alterados numa massa de solo jaacute desagregada Jaacute os solos derivados de
rochas metamoacuterficas podem apresentar uma heterogeneidade de
comportamento associada agrave xistosidade foliaccedilatildeo bandeamento
composicional etc comuns nos xistos migmatitos folhelhos e
gnaisses ilustramos um exemplo na Figura 33 (PASTORE et al 1994
CRUZ 1996)
90
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz (1996)
Ainda quanto agrave anisotropia induzida Vaughan et al (1988)
afirmou que o efeito de tensotildees preacutevias as quais os solos residuais
tenham sido submetidos durante sua formaccedilatildeo seraacute pequeno pois
segundo o autor haveraacute um descarregamento vertical menor do que o
descarregamento horizontal e durante o intemperismo estes efeitos
anulam qualquer efeito anterior de tensotildees preacutevias estando portanto a
estrutura atual em equiliacutebrio e associada ao seu atual estado de tensotildees
Por outro lado Cruz em 1996 afirma que a dilataccedilatildeo iraacute ocorrer na
direccedilatildeo vertical ficando impedida na direccedilatildeo horizontal devido agrave
liberaccedilatildeo de minerais expansivos durante o processo de intemperismo
ocorrendo agrave tendecircncia do estado de repouso (Ko) aproximar-se do
estado passivo (Kp)
Atenta-se que os autores divergem quanto agrave direccedilatildeo hipoteacutetica do alivio das tensotildees
91
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL
31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem
A abordagem experimental constitui a base soacutelida sobre a qual o
arcabouccedilo conceitual e os modelos constitutivos devem ser construiacutedos
pois permite a identificaccedilatildeo das diferentes variaacuteveis do comportamento
geoteacutecnico e a avaliaccedilatildeo dos seus efeitos relativos isolados e acoplados
sobre as principais propriedades dos materiais tanto para solos
sedimentares quanto para os residuais
A essecircncia da experimentaccedilatildeo eacute a procura pelo modelo
experimental mais realista e representativo de um fenocircmeno em estudo
cujas conclusotildees satildeo fundamentadas na observaccedilatildeo e no raciociacutenio
loacutegico
Por isso satildeo fuacuteteis e cheias de erros as ciecircncias que natildeo nascem
da experimentaccedilatildeo matildee de todo conhecimento (DA VINCI 1452-
1519)
O principal enfoque do trabalho eacute pesquisar solos com coesatildeo
verdadeira proporcionada pela estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido devido
agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Neste sentido os solos residuais
provenientes do clatilde granito abundantes na regiatildeo sul essencialmente
foram uma opccedilatildeo de pesquisa ideal visto a tendecircncia que esta rocha
matildee possui em formar solos residuais granulares sem a presenccedila ou
com uma presenccedila miacutenima de argilo-minerais portanto potencialmente
estes solos seriam capazes de formar os solos que se desejava Na
praacutetica ocorreu um pouco diferente Encontrou-se uma grande
influecircncia da coesatildeo aparente devido a sua condiccedilatildeo natildeo saturada pois
estes solos ocorriam em encostas naturais acima da linha do lenccedilol
freaacutetico Deparou-se tambeacutem com uma presenccedila significativa de argilo-
minerais ao longo do manto residual para as amostras estudadas
Na praacutetica antes de se comeccedilarem os serviccedilos de campo
propriamente ditos procurava-se identificar zonas passiacuteveis de estudos
escolhendo e descartando regiotildees utilizando como principais recursos
Mapeamento de cadastro Geoteacutecnico encontrado em Santos (1997)
Figura 39 paacutegina 99 Figura 38 extraiacuteda do Mapa Geoloacutegico do Estado
de Santa Catarina de 1986 (escala 1500000) paacutegina 98 Mapa
geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina de Caruso Junior escala 1100000
(1993) Utilizavam-se inclusive resultados dos ensaios de cisalhamento
direto jaacute realizados em solos semelhantes como os de Bevilaqua (2004)
92
e os de Dias e Gehling (1985) Ainda para descartar regiotildees onde se teria
a possibilidade de ocorrer solos com valores de coesatildeo aparente
elevada ou alguma outra propriedade indesejada natildeo obstante
seguiram-se algumas recomendaccedilotildees do experiente geoacutelogo e ex-
professor da UFSC Vitor Hugo Teixeira
Alguns criteacuterios de escolha foram estabelecidos como
- Maciccedilos constituiacutedos por solos residuais preservados expostos
em corte haacute pouco tempo pois assim se teriam poucas chances de
alteraccedilotildees em sua estrutura natural
- Rocha matildee pertencente ao clatilde graniacutetico o que daria grandes
chances de se encontrar solos granulares com pouca presenccedila de argilo-
minerais Assim quando se achasse coesatildeo verdadeira na massa de solo
poder-se-ia supor que esta fosse principalmente devida a algum agente
de cimentaccedilatildeo entre as partiacuteculas
- Rocha matildee semelhante para os solos ou pelo menos do mesmo
clatilde graniacutetico assim poder-se-ia comparar e extrapolar dados
- Certa proximidade da Universidade Federal por questotildees de
custo-benefiacutecio
Depois de selecionadas tais regiotildees procuravam-se taludes
escavados haacute pouco tempo visando o miacutenimo de alteraccedilotildees na massa de
solo
Natildeo se teve dificuldades em localizar encostas naturais expostas
haacute pouco tempo agraves intempeacuteries pois haviam ocorrido muitos
deslizamentos devido agraves grandes chuvas que assolaram o estado em
novembro do ano de 2008
Desejava-se tambeacutem que o manto residual de solo fosse
constituiacutedo por materiais com propriedades geoteacutecnicas governantes
variando dentro de uma ampla faixa de valores e que natildeo fossem
constituiacutedos por uma textura grosseira para que natildeo se tornasse inviaacutevel
a moldagem dos corpos de prova em laboratoacuterio portanto se procurava
solos com textura variando de meacutedia a fina sem presenccedila de materiais
grosseiros como pedregulhos e areia grossa Que a coesatildeo fosse
governada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e que natildeo desagregasse
em presenccedila da aacutegua o que foi muito difiacutecil na praacutetica
Das regiotildees exploradas encontraram-se os materiais
compatiacuteveis com o que se desejava em quantidade suficientemente
razoaacutevel para pesquisa somente na regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara
(Figura 37) Natildeo obstante incluiu-se no trabalho como valores
comparativos tambeacutem os dados de pesquisa exploratoacuteria realizada nas
regiotildees rejeitadas como as regiotildees de Florianoacutepolis e Colocircnia Santana
(Figura 37 paacuteg97)
93
O programa de saiacutedas de campo para coleta de amostras foi
realizado durante o periacuteodo de setembro de 2009 ateacute abril de 2010 Os
serviccedilos de campo em geral foram bem dificultosos pois as regiotildees
eram de difiacutecil acesso e as estaccedilotildees muito chuvosas Os ensaios de
laboratoacuterio iniciaram em outubro de 2009 e se estenderam ateacute junho de
2010
A primeira etapa dos serviccedilos foi o procedimento padratildeo de
coleta de material considerando-se todas as premissas expostas acima
escolhiam-se dentro da encosta recentemente exposta lugares onde
visivelmente tinham ocorrido menores perturbaccedilotildees Nestes lugares
para obtenccedilatildeo de material de coleta escavava-se eliminando a capa
superficial com aproximadamente 50cm sujeita as variaccedilotildees
volumeacutetricas devido agraves mudanccedilas no teor de umidade e ao transporte de
materiais devido principalmente agrave erosatildeo agente que atua intensamente
nestes solos inclusive com formaccedilatildeo intensa de voccedilorocas Tambeacutem se
rejeitavam material aparentemente coluvionar ou de outras origens
sedimentares
As amostras deformadas foram coletadas em sacos plaacutesticos
visando ensaios de caracterizaccedilatildeo Amostras indeformadas em forma de
blocos envoltas por sacos plaacutesticos acomodadas em caixas de madeira
cobertas por serragem posteriormente armazenadas dentro da cacircmara
uacutemida visando agrave integridade e representatividade segundo a
preservaccedilatildeo do teor de umidade natural Posteriormente objetivava-se
extrair e moldar destas amostras corpos de prova para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de perda de massa por imersatildeo em aacutegua expansatildeo cisalhamento
direto e compressatildeo diametral Foram coletados em torno de 35 blocos
indeformados com volume cuacutebico aproximado de 15x15x15cm Devido
agraves fracas cimentaccedilotildees de alguns solos houve muitas quebras de blocos e
amolgamentos
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA
94
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9 (direita)
Procurou-se seguir as recomendaccedilotildees teacutecnicas vigentes
conforme a NBR 96041986b NBR 982097 NBR 64571986a BSI
13771975 e ASTM STP 479
Destes 35 blocos foram aproveitados apenas 27 (vinte e sete)
amostras indeformadas O inaproveitamento se deve as chuvas quebra
de blocos choques acidentais objetivos exploratoacuterios e retrabalhos
diversos Nas Figuras 34 e 35 ilustram-se exemplos de amostragem
Ainda em campo fazia-se um preacute-teste inundando uma
pequena amostra de solo em um pote de aacutegua Descartavam-se solos
com desagregaccedilotildees significativas Com este procedimento visava-se
evitar que se coletassem solos extremamente sensiacuteveis a presenccedila de
aacutegua
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)
Devido agrave utilizaccedilatildeo do conceito de perda de massa por imersatildeo
ainda em campo como criteacuterio de seleccedilatildeo das amostras neste momento
se introduz este conceito
Partiu-se do pressuposto de que um solo com cimentaccedilotildees entre partiacuteculas onde o agente cimentante natildeo eacute removiacutevel pela aacutegua pelo
menos em um curto periacuteodo de tempo deveraacute se manter estruturado
mesmo sem tensotildees confinantes ao seu entorno ou quando submerso em
aacutegua como exemplificado na Figura 36 Segundo Maccarini (1996) um
material cimentado deve apresentar uma resistecircncia agrave traccedilatildeo verdadeira
95
mesmo quando a tensatildeo efetiva eacute nula ilustra-se este conceito na Figura
36
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira
Fonte Atkinson (1996)
Assim sendo como natildeo existe normativa de procedimento deste
ensaio utilizando amostras naturalmente estruturadas determinou-se que
os solos que se mantivessem estruturados apoacutes o periacuteodo de 48 horas
imersos ou que pelo menos que se apresentassem com perda de massa
por imersatildeo em aacutegua (PMI) menor do que 10 seriam considerados
materiais possuidores de uma coesatildeo verdadeira significativa e
provavelmente sustentar-se-iam intactos durante os procedimentos dos
ensaios mecacircnicos Estes solos satildeo denominados selecionados Os solos
que desagregavam durante o ensaio eram rejeitados e denominados
como tal Por estas razotildees fazia-se o preacute-teste
Genericamente se poderia supor que os solos selecionados satildeo
possuidores de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas ou de coesatildeo argilo-mineral
significativa De outra forma para os solos rejeitados poder-se-ia fazer
uma tentativa de classificaccedilatildeo separando-os segundo as quatro
principais causas hipoteacuteticas de desagregaccedilatildeo da seguinte forma natildeo
possuem ligaccedilotildees devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas suas partiacuteculas
estatildeo ligadas por forccedilas de outra origem como coesatildeo aparente por
exemplo existe no arcabouccedilo soacutelido alguma substacircncia reativa a
presenccedila de aacutegua possuem cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mas estas satildeo
fraquiacutessimas
Uma avaliaccedilatildeo mais detalhada natildeo faz parte do escopo proposto
pelo trabalho e pode ser encontrado nos trabalhos de Ingles (1962)
assim como em Ingles e Frydmann (1963)
96
33 Os Materiais utilizados na pesquisa
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geo-climaacuteticas das regiotildees em
estudo
As regiotildees escolhidas para estudo se localizam nos municiacutepios
de Florianoacutepolis Satildeo Joseacute e Satildeo Pedro de Alcacircntara no estado de Santa
Catarina Brasil Satildeo as regiotildees 1 2 3 4 e 5 como ilustrado na Figura
37 Mais especificamente Regiatildeo 1 no municiacutepio de Satildeo Pedro de
Alcacircntara Regiatildeo 2 Colocircnia Santana municiacutepio de Satildeo Joseacute Regiatildeo 3
SC-401 primeiro ponto no municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 4 SC
401 segundo ponto municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 5 Pantanal-
Costeira municiacutepio de Florianoacutepolis
As regiotildees de estudo estatildeo contidas ao longo da regiatildeo entre o
planalto basaacuteltico brasileiro e o oceano onde surgem planiacutecies costeiras
combinadas com elevaccedilotildees de ateacute 500 metros de altura denominadas
genericamente de Serra do Mar tambeacutem enseadas baias pontas e ilhas
(BIGARELLA LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Nesta regiatildeo
sobre a placa basaacuteltica interna os derrames de rochas graniacuteticas preacute-
cambrianos cristalinas e as rochas graniacuteticas-metamoacuterficas estatildeo
associados com formaccedilotildees alternantes de rochas sedimentares e
metamoacuterficas de origem e agentes de formaccedilotildees diversos sobre forte
influecircncia das mudanccedilas paleo-climaacuteticas dominada atualmente pelas
condiccedilotildees geofiacutesicas de formaccedilatildeo dos solos residuais (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Esta configuraccedilatildeo geoloacutegica
graniacutetica predomina e se estende pela Serra do Mar ao longo da costa
meridional brasileira desde a regiatildeo de Torres no Rio Grande do Sul
ateacute o Estado do Espiacuterito Santo (VARGAS 1977)
Geologicamente a Ilha de Santa Catarina (Figuras 37 38 e 39)
pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas graniacuteticas
granitoacuteides riolitos associados aos processos de vulcanismos que
representam o Ciclo Tectocircnico Brasiliano cortado localmente por
diques de diabaacutesios de idade Juro-Cretaacutecia provenientes do derrame
basaacuteltico da bacia do Paranaacute sobrepostos por sedimentos recentes
relativos aos eventos terciaacuterios e quaternaacuterios (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985)
O Mapa Geoloacutegico do Estado de Santa Catarina de 1986 (escala
1500000) manifesta-se sobre a formaccedilatildeo desta regiatildeo como sendo um
clatilde graniacutetico denominado geologicamente de PPZγpg Suiacutete Intrusiva
Pedras Grandes (Figura 38) constituiacutedo por granitos sieno-granitos
97
granitoacuteides e agraves vezes meta-granitos e gnaisses com comportamento e
constituiccedilatildeo isoacutetropa e homogecircnea Em geral constituem-se
principalmente pelos seguintes minerais biotita hornblenda anfiboacutelio
piroxecircnios soacutedicos wolframita cassiterita e mica branca
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)
O clima caracteriacutestico das regiotildees em estudo eacute subtropical
uacutemido tambeacutem denominado de clima mesoteacutermico proporcionando
temperaturas agradaacuteveis com meacutedia anual entre 16 a 20˚C com chuvas
bem distribuiacutedas durante o ano e iacutendice pluviomeacutetrico anual meacutedio entre
1250 a 2000mm com picos nos meses de novembro e janeiro atingindo
100 mm mensais em meacutedia sob uma umidade relativa do ar meacutedia de
80
Originalmente predomina as matas e campos intercalados por
mangues Eacute uma regiatildeo muito ventosa principalmente nas estaccedilotildees
intermediaacuterias sendo muito influenciada por mudanccedilas devido a massas
polares
98
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptada do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)
A regiatildeo estaacute contida em uma grande aacuterea urbanizada com
populaccedilatildeo meacutedia de 50-200 habitantes por kmsup2 que parece muito
afetada pelas mudanccedilas climaacuteticas causadas pelo homem nos uacuteltimos
40 anos onde tambeacutem se observam incidecircncias cada vez maiores de
desequiliacutebrios climaacuteticos como mudanccedilas bruscas de temperatura e
fortes ciclones
99
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)
100
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara ndash SPA)
Procurou-se dispor em grupos os solos pesquisados segundo
agrupamentos loacutegicos Para tal tratou-se de agrupaacute-los dentro de suas
regiotildees em famiacutelias usando como criteacuterio de separaccedilatildeo seu aspecto
taacutectil-visual e comportamento caracteriacutestico apresentado Adotou-se
como padratildeo as recomendaccedilotildees contidas na ASTM D3089-041998
NBR 64591984b NBR 64021995 IAEG (1979) e Sistema Unificado
de Classificaccedilatildeo dos Solos (SUCS) adaptado por Casagrande (1948)
Desta forma a seguir percorrem-se todas as regiotildees e solos estudados
Inicia-se com a encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
O municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara pertence agrave regiatildeo da
Grande Florianoacutepolis possui variaccedilatildeo de altitude de 100m (Limite
Leste-Rio Maruim) agrave 805m (limite Oeste-Morro das Antas) sobre
latitude de 27ordm33rsquo13rsquorsquo e Longitude de 49ordm42rsquo37rdquo A via principal de
acesso eacute a estrada estadual SC-407 (Figura 40)
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)
A encosta em estudo eacute constituiacuteda por um talude de solo residual de
rocha graniacutetica (Figuras 41 e 44) situado no centro da cidade de Satildeo
Pedro de Alcacircntara as margens da Avenida Augusto Deschamps que na
sequumlecircncia eacute denominada de SC-407 vizinho agrave edificaccedilatildeo nuacutemero 114
com altura aproximada de 35 metros proveniente de uma encosta que
101
sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de novembro de
2008 inclusive com uma morte e diversos desabrigados As Figuras 41
42 43 e 44 foram utilizadas para estimar a geometria inicial da encosta
antes do deslizamento
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)
102
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005)
103
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr)
Na Figura 43 pode-se visualizar a regiatildeo afetada depois da limpeza e
desimpedimento da avenida central (SC 407) Nas Figuras 42 e 43 eacute
possiacutevel avaliar as dimensotildees iniciais do talude
A regiatildeo de Satildeo Pedro eacute cortada por cursos de aacutegua com
declividade acentuada que provocam processos de sedimentaccedilatildeo sobre
as formaccedilotildees residuais (Figuras 40 41 e 44) No talude em estudo
devido ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa
heterogeneidade e variabilidade de minerais produzindo diversas
coloraccedilotildees tanto verticalmente quanto horizontalmente com muitos
pontos de afloramento de alteraccedilatildeo de rochas (Figura 46 e 47) Natildeo se
sabe qual a designaccedilatildeo geoloacutegica exata desta rocha que gera este perfil
residual Sabe-se que se trata de um granito conforme indicaccedilotildees
geoloacutegicas na Figura 38 e que eacute geologicamente muito parecido com o
granito Ilha que seraacute descrito mais adiante A designaccedilatildeo exata da rocha
natildeo eacute objetivo deste trabalho portanto bastando-se estabelecer uma
correlaccedilatildeo para que se possa extrapolar a praacutetica e a experiecircncia obtidas
na pesquisa (ISRM 1981) Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee
apresentam-se com matriz predominante granular textura grosseira alta rigidez e baixa coesatildeo como se pode observar na Figura 47 para as
amostras A3 e A14 (horizonte C) Por toda a massa de solo de forma
aleatoacuteria ou seja sem orientaccedilatildeo predominante encontram-se
descontinuidades de origem reliquiar da rocha matildee em forma de veios
104
com coloraccedilatildeo escura formando muitas vezes supostos planos de
fraqueza na massa de solo como se observa para as amostras A1 A18
A19 A20 e A21
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal
105
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C
Estas descontinuidades satildeo resiacuteduos de oacutexidos metaacutelicos de
magneacutesio ou manganecircs com presenccedila de ferro segundo observaccedilotildees do
geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira Encontram-se pontos de concentraccedilatildeo
106
com materiais mais coesivos em direccedilatildeo agrave superfiacutecie e presenccedila de
argilo-minerais significativa como na amostra A22 por exemplo Estes
satildeo devidos a concentraccedilotildees isoladas de feldspatos alterados e minerais
claros Com o aumento da profundidade comeccedilam a predominar as
matrizes estruturadas aumentando a rigidez o que era de se esperar
Devido agrave heterogeneidade existem horizontes com predominacircncia de
areias siltosas siltes arenosos e siltes-argilosos de coloraccedilatildeo-vermelho-
rosaacuteceos muito sensiacuteveis agrave aacutegua que dominam o talude como a amostra
A2 por exemplo e que pode ser observada na Figura 46 provavelmente
horizonte C Foram coletadas as seguintes amostras nesta regiatildeo A1
A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24
e A27 conforme croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo ilustrado
na Figura 45
O perfil como um todo eacute muito heterogecircneo como se pode
observar na Figura 46 que exibe o corte realizado para o retaludamento
da primeira banqueta da mesma forma a Figura 47 mostra o cenaacuterio
durante os serviccedilos de escavaccedilotildees para correccedilatildeo da declividade do
talude onde se podem ver os solos ao entorno de alteraccedilotildees de rochas e
matacotildees em uma aacuterea muito heterogecircnea
As amostras apresentam grande variabilidade de minerais sobre
diversos estados fiacutesicos de alteraccedilatildeo como se pode observar nas figuras
e ilustraccedilotildees do texto Os solos que foram selecionados segundo o
criteacuterio de perda de massa por imersatildeo satildeo os seguintes A1 A2 A11
A18 A20 A21 e A22 todos da encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
como se observa na Tabela 14
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1
A seguir faz-se uma breve explanaccedilatildeo sobre as observaccedilotildees
feitas em campo e em laboratoacuterio durante a perda de massa por imersatildeo
e expansotildees das amostras agrupadas por semelhanccedila quando possiacutevel
Os resultados das expansotildees e de outros ensaios encontram-se na Tabela
siacutentese nuacutemero 23 paacutegina 173
A amostra A1 trata-se de um solo classificado como areia
siltosa com pedregulho constituiacuteda por grande quantidade de silte
proacutexima de 35 e pequena de argila (2) Compacta bem estruturada e
natildeo saturada de coloraccedilatildeo predominantemente amarelada horizonte C
com descontinuidades em forma de rajadas escuras conforme se
observa na Figura 48 distribuiacutedas em planos aleatoacuterios Durante a
retirada de amostras apresentava-se bem coesivo inclusive dificultando
107
a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para escavaccedilatildeo Em laboratoacuterio
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) por um
periacuteodo de 48 horas mantendo-se sem desagregaccedilotildees
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo
dos planos aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo natildeo apresentou
expansotildees significativas sendo que foram repetidos trecircs corpos de
prova que por sua vez apresentaram pequenas expansotildees estruturadas
em relaccedilatildeo aos outros solos entorno de 00099-0048 e tempo para
expansatildeo maacutexima variando entre 100-165s Os valores das expansotildees
desestruturadas estatildeo entre 327 e 11040s
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18
A amostra A18 eacute composta predominantemente por silte
arenoso com argila muito semelhante agrave amostra A1 com a presenccedila das
mesmas coloraccedilotildees e estruturas reliacutequiares Poreacutem os planos de
fraqueza aleatoacuterios contidos em sua massa parecem acentuar-se tornam-
se mais escuros e quebradiccedilos talvez mais ativos com relaccedilatildeo agrave amostra
A1 Pode-se observar esta mudanccedila na Figura 49
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C
108
O material que preenche as descontinuidades parece tornar-se
mais quebradiccedilo e ressecado com relaccedilatildeo aos materiais que preenchem
as descontinuidades da amostra A1 transformando-se em um
aglomerado com aspecto pedregulhoso Quando submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo da mesma forma que o A1 permaneceu
estaacutevel por outro lado durante a expansatildeo diferentemente apresentou
uma raacutepida e pequena expansatildeo (5minutos)
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25
A amostra A20 trata-se de um silte arenoso de coloraccedilatildeo
amarela clara onde as rajadas escuras existentes na amostra A1 ainda
estatildeo presentes poreacutem possuem coloraccedilatildeo mais clara parecem
dissolvidas na massa natildeo formando mais planos de fraqueza tatildeo
acentuados observar na Figura 50 Satildeo solos do horizonte C
Durante a retirada de amostras o solo apresentava-se bem coesivo
inclusive dificultando a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para
escavaccedilatildeo durante a amostragem Esta amostra foi submetida ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) inclusive acima do periacuteodo de 48
horas Permaneceu imerso durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
apresentou expansotildees raacutepidas inicialmente que se estenderam ateacute 60
segundos Apesar de pequenas as variaccedilotildees volumeacutetricas permaneceram
ateacute 24 horas apoacutes o inicio do ensaio de expansatildeo Posteriormente agraves 24
horas natildeo houve mais variaccedilotildees volumeacutetricas significativas
Optou-se por analisar conjuntamente a amostra A20 outras
amostras que se retirou de campo para fins exploratoacuterios Estas amostras
eram muito semelhantes taacutetil e visualmente a amostra A20
principalmente no que diz respeito agrave coloraccedilatildeo e distribuiccedilatildeo dos planos
de descontinuidades conforme se pode observar na Figura 50 poreacutem
apresentaram perda de massa por imersatildeo de 100 desagregando Estas
amostras satildeo as amostras A23 A24 A25 Abaixo seguem fotos
ilustrativas (Figura 50)
109
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21
A amostra A21 da mesma forma que a amostra A20 constitui-
se de areia siltosa de coloraccedilatildeo amarela clara e as descontinuidades
continuam presentes poreacutem com coloraccedilatildeo clara (Figura 51) Observa-
se que com a diminuiccedilatildeo da profundidade ocorre mudanccedila de coloraccedilatildeo
no material que preenche as descontinuidades A amostra A21 eacute um solo
do horizonte C De difiacutecil amostragem foi submetida ao ensaio de perda
de massa por imersatildeo (PMI) durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
natildeo apresentou expansotildees significativas durante os primeiros 2
minutos apresentando expansotildees depois deste periacuteodo que se
estenderam lentamente ateacute o dia seguinte (24 horas) Posteriormente agraves
110
24 horas natildeo ocorreram mais variaccedilotildees volumeacutetricas visualmente
significativas
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os
solos A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios
pela massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8 A9
A16 A17 A19 e A27
A amostra A2 trata-se de uma areia siltosa com 25 de argila e
pedregulho fino horizonte C coloraccedilatildeo predominantemente rosa
avermelhado com pequena presenccedila de partiacuteculas de coloraccedilatildeo escura
semelhantes as que existiam nos planos de fratura da amostra A1 poreacutem
agora estas estatildeo muito dispersas na massa do solo natildeo mais
aglomeradas formando planos de fraqueza observar a Figura 52
Durante a retirada das amostras estas se apresentavam moderadamente
coesivas por isso ocorreram muitas quebras de amostras Esta amostra
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) com
valor menor do que 10 apresentando desagregaccedilotildees que se considera
sem significacircncia possivelmente devidas agrave amolgamentos e
imperfeiccedilotildees superficiais da moldagem do corpo de prova ciliacutendrico e
grande sensibilidade
111
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo sobre os planos
horizontais e verticais do corpo de prova as deformaccedilotildees horizontais
foram bem maiores do que as verticais com posterior constacircncia em
180 segundos
A amostra A19 eacute visualmente muito semelhante agrave amostra A2
como se observa na Figura 52 areia siltosa com forte presenccedila de
partiacuteculas de feldspato alterado de coloraccedilatildeo branca quartzo e oacutexidos
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo apresentou
raacutepidas e fortes desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de bolhas e grande
movimentaccedilatildeo com desagregaccedilatildeo total em 1 minuto Quando submetida
ao ensaio de expansatildeo primeiramente apresentou fortes e raacutepidas
variaccedilotildees volumeacutetricas iniciais que depois permaneciam e se
espaccedilavam no tempo finalizando em torno de 22 horas Esta amostra
foi a segunda que mais expandiu perdendo em grandeza para a amostra
A22 poreacutem foi a que mais demorou a expandir Apesar de muito
semelhante agrave amostra A1 este solo apresentou propriedades indesejadas
de fortes desagregaccedilotildees quando submersa em aacutegua por isso natildeo foi
submetido a ensaios mecacircnicos nem avaliaccedilatildeo da anisotropia e
heterogeneidade
As amostras de solo A8 A9 A16 A17 e A27 satildeo areias
siltosas predominantemente granulares com grande quantidade de silte
constituiacutedas secundariamente por areia meacutedia a fina com pouca
presenccedila de areia grossa e pedregulho marcada pela presenccedila de feldspato alterado composta por forte e acentuada coloraccedilatildeo
avermelhada muito semelhante agrave amostra A2 (Figura 53) Os solos com
este tipo de aspecto e texturas visualmente dominam o manto residual
desta encosta ilustra-se esta reflexatildeo com as imagens do talude nas
Figuras 54 55 56 e 57 Apesar de serem pouco coesivos apresentam-se
112
de faacutecil amostragem As amostras A8 e A9 foram submetidas ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando desagregaccedilotildees
raacutepidas e totais Inicialmente durante a imersatildeo em aacutegua pura ocorre
uma desagregaccedilatildeo forte com grande formaccedilatildeo de bolhas
Figura 53 ndash Solo A9
A amostra A9 apoacutes 1 minuto aproximadamente encontrava-se
completamente desagregada As amostras A16 e A17 somente foram
caracterizadas e submetidas agrave perda de massa por imersatildeo
A raacutepida desagregaccedilatildeo e acentuada formaccedilatildeo de bolhas quando
imersos em aacutegua pura indica que a influecircncia da coesatildeo aparente seja
alta neste arcabouccedilo soacutelido Quando submetidas ao ensaio de expansatildeo
sobre o plano vertical apresentaram expansotildees altas quando comparadas
com os solos A1 e A2
Apesar de possuiacuterem variaccedilotildees volumeacutetricas de mesma
grandeza entre si diferem um pouco no tempo de estabilizaccedilatildeo das
mesmas pois a amostra A8 sofreu variaccedilotildees volumeacutetricas
extremamente raacutepidas que por sua vez se completaram em 180s e a
amostra A9 estabilizou suas deformaccedilotildees em 540s
Devido agrave semelhanccedila taacutetil-visual eacute de se esperar que as
amostras A16 e A17 se comportem muito semelhantemente agraves amostras
A8 e A9
113
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao
solo A2 sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo
de Satildeo Pedro de Alcacircntara vista lateral
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central
114
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e A14
As amostras A3 e A14 satildeo areias siltosas que possuem uma
coloraccedilatildeo predominantemente cinza meacutedio a claro de comportamento
fortemente granulares e presenccedila marcante de areia grossa e ateacute
pedregulhos parecendo representantes do horizonte C de textura
115
grosseira muito proacuteximas da rocha matildee como se pode contemplar na
Figura 58 A amostragem foi dificultosa pois se tratavam de solos muito
pouco coesivos por isso ocorriam muitas quebras de amostras durante
sua retirada A amostra A3 foi submetida ao ensaio de perda de massa
por imersatildeo (PMI) apresentando PMI = 42 portanto as desagregaccedilotildees
foram significativas sem formaccedilatildeo de bolhas Por outro lado a amostra
A14 desagregou instantaneamente quando imersa com formaccedilatildeo de
bolhas
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3
A14 e semelhantes ao entorno da rocha matildee
Acredita-se que a ocorrecircncia da desagregaccedilatildeo brusca em geral eacute
provocada pelo fato destes solos de natureza puramente granular apesar
de estarem relativamente proacuteximos da rocha matildee jaacute terem perdido
quase toda a cimentaccedilatildeo reliacutequiar e ao mesmo tempo ainda natildeo
sofreram influecircncia do processo de argilizaccedilatildeo em direccedilatildeo agrave superfiacutecie
Por outro lado quando submetidas ao ensaio de expansatildeo sobre o plano
vertical inopinadamente natildeo apresentaram variaccedilotildees volumeacutetricas
causando surpresa pois era de se esperar um comportamento
semelhante aos jaacute identificados Estes fatos foram comprovados pela
realizaccedilatildeo de mais dois ensaios de expansatildeo para a mostra A3 que por
sua vez confirmaram tal tendecircncia diversa
116
Devido as suas condiccedilotildees indesejadas natildeo foram submetidos
aos ensaios mecacircnicos nem foram avaliadas as condiccedilotildees de
heterogeneidade e anisotropia
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10
A amostra A10 eacute um silte arenoso com argila (17) sem
pedregulho de forte coloraccedilatildeo rubra (vermelha) possuindo um aspecto
bem homogecircneo apesar de ocorrem algumas poucas concentraccedilotildees de
areia grossa agrave meacutedia em forma de lentes em seu interior que muitas
vezes rompem com facilidade durante a amostragem aparecendo
tambeacutem em forma de bolsas parecendo estarem em um grau de
alteraccedilatildeo elevado notam-se tais detalhes na Figura 59 No geral durante
a retirada de amostras apresentavam-se bem coesivas e de faacutecil
amostragem Como estaacute relativamente proacutexima agrave superfiacutecie afigura-se
que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de processos
superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes diversos
em seus vazios por lixiviaccedilatildeo aleacutem de aacutecidos orgacircnicos e plasma
organo-uacutemico proveniente da vegetaccedilatildeo local representante do
horizonte B
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9
(esquerda)
O corpo de prova que foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentou lentas desagregaccedilotildees com
formaccedilatildeo de bolhas ateacute uma desagregaccedilatildeo total onde se reduz
finalmente a pedaccedilos de amostra Quando submetida ao ensaio de
117
expansatildeo apresentou expansotildees significativas de mesma grandeza do
grupo anterior (A9) poreacutem lentas e dispersas no tempo Observou-se
comparando este solo com o grupo anterior que ao aumentar a fraccedilatildeo de
argila na matriz de solo as expansotildees se tornam lentas e dispersas no
tempo o que era de se esperar pois aumentando a fraccedilatildeo argilosa
aumentamos as propriedades vinculadas agrave plasticidade do solo
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11
O solo A11 trata-se de uma argila arenosa com silte de
coloraccedilatildeo vermelha escura sem presenccedila de pedregulhos horizonte B
Possui um aspecto bem homogecircneo e coesivo apesar de algumas
concentraccedilotildees de partiacuteculas de areia meacutedia agrave fina em sua massa
provenientes possivelmente da lenta alteraccedilatildeo de minerais quartzosos
muitas vezes concentradas em regiotildees em forma de lentes ou bolsas em
seu interior proporcionando fraqueza rompendo e dificultando a
amostragem (Figura 60) Foi submetida ao ensaio de perda de massa por
imersatildeo (PMI) natildeo apresentando desagregaccedilotildees Por se encontrar
relativamente proacuteximo a superfiacutecie acredita-se que sua matriz tenha
sofrido fortes efeitos da argilizaccedilatildeo superficial com deposiccedilatildeo de oacutexidos
metaacutelicos e aacutecidos orgacircnicos por lixiviaccedilatildeo
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas
e raacutepidas expansotildees
118
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22
Esta amostra A22 eacute um silte argiloso com areia fina muito
diferente do restante das amostras coletadas no maciccedilo de Satildeo Pedro
Possui um aspecto taacutetil e visual de material bem coesivo discordando
do restante das amostras poreacutem visualmente mantendo alguns traccedilos
mineraloacutegicos em comum coloraccedilatildeo clara tendendo a branca Tais
aspectos podem ser avaliados segundo a Figura 61 Aparentemente
acredita-se que este material seja originado por uma grande
concentraccedilatildeo de feldspatos alterados Possui a maior quantidade de
argila entre todas as amostras estudadas aproximadamente de 29
concomitantemente maior iacutendice de plasticidade igual a 35 Possui
um aspecto de relativa homogeneidade e natildeo apresenta planos de
fraqueza Parece ser um solo intermediaacuterio entre o horizonte B e C
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo
natildeo apresentou desagregaccedilotildees e durante o ensaio de expansatildeo
apresentou uma raacutepida e grande expansatildeo estruturada de 028-065
para um tempo meacutedio de 30 minutos Sua expansatildeo natildeo eacute a mais lenta
poreacutem esta entre as maiores em valor de grandeza entre as amostras
analisadas A expansatildeo desestruturada foi de 469 para 82020s
119
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um talude situado proacuteximo da estrada
que une o distrito de Colocircnia Santana pertencente ao municiacutepio de Satildeo
Joseacute ao municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara proacuteximo agrave edificaccedilatildeo
com nuacutemero 10250 no lugar conhecido como Fundo do Bar do Osni
aproximadamente 10 km da BR 101 com altura estimada em 20 metros
provavelmente proveniente de uma encosta que sofreu antigo
deslizamento
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura
O solo residual eacute proveniente de uma rocha matildee muito
semelhante ao granito encontrado na regiatildeo 1 por estas razotildees o manto
residual existente eacute muito semelhante ao perfil de Satildeo Pedro de
Alcacircntara (Figura 62) O talude eacute muito iacutengreme e erodido Segundo as
descriccedilotildees do geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira o talude eacute constituiacutedo pelos
horizontes B e C de um granito gnaisse grosseiro formando um solo
siacuteltico-areno pouco argiloso avermelhado (horizonte C) e argilo-siltoso
avermelhado (horizonte B)
Este perfil como um todo natildeo se apresentou muito heterogecircneo
apesar de apresentar grande variabilidade de minerais e estados fiacutesicos
de alteraccedilatildeo Trata-se de uma amostra de solo de coloraccedilatildeo
predominantemente vermelho suave com presenccedila de material granular
como pedregulhos podendo ateacute ser denominada de pedregulho arenoso
com silte e pouca argila denominada amostra A5 retirada aacute uma
120
profundidade aproximada de 3 a 4 metros Natildeo apresentou planos de
fraqueza Durante a manipulaccedilatildeo da amostra em laboratoacuterio foi possiacutevel
perceber que apesar de se apresentar bem coesivo parecia
aparentemente desestruturado pois parecia apresentar-se em um estado
de plasticidade que o mantinha pouco resistente ou seja sem rigidez
caracteriacutestica dos solos desestruturados ou sedimentares Foi submetida
ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando
desagregaccedilotildees lentas poreacutem totais Acredita-se que esta amostra
inicialmente em algum momento em sua historia geoloacutegica tivesse sido
possuidora de uma coesatildeo verdadeira alta e representativa poreacutem foi
completamente alterada devida provavelmente ao fato de ser um
coluacutevio derivado de algum antigo escorregamento pois existem fortes
indiacutecios visuais de formaccedilatildeo de superfiacutecies de ruptura antigas por todo
o talude conforme se pode observar na Figura 62 Quando submetida ao
ensaio de expansatildeo natildeo apresentou expansatildeo sendo que consideramos
para este caso um tempo de anaacutelise dobrado de 96 horas
Devido agraves propriedades encontradas natildeo se se realizaram ensaios
mecacircnicos para estes solos nem se avaliaram anisotropia e
heterogeneidade Os valores encontrados para o solo desta regiatildeo
serviram apenas como dados exploratoacuterios e comparativos Por estas
razotildees tambeacutem natildeo se coletou mais amostras nesta regiatildeo
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC 401 que liga o centro da capital ao norte da Ilha
de Santa Catarina com altura meacutedia de 45 metros proveniente de uma
encosta que sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de
novembro do ano de 2008 inclusive com uma morte e fechamento da
rodovia durante semanas com enormes prejuiacutezos Estima-se que o
deslizamento tenha retirado uma massa meacutedia de 15 metros de
espessura sobre a camada atual conforme a Figura 63 O solo residual eacute
proveniente da rocha matildee do clatilde graniacutetico denominado Granito Ilha
muito comum na regiatildeo reconhecido e classificado por Santos em 1997
Apresenta granulaccedilatildeo meacutedia a grosseira Mineralogicamente eacute
constituiacutedo por plagioclaacutesio k-feldspato quartzo e biotita Apresenta
um modelo geomorfoloacutegico de morros altos fortemente dissecados
arcabouccedilo soacutelido estruturado sobre forte influecircncia da coesatildeo aparente
com encostas iacutengremes afloramento de matacotildees intensamente
alterados de coloraccedilatildeo cinza agrave rosaacutecea
121
Santos (1997) enfatiza em seus trabalhos de campo que o
granito Ilha apresenta pouca variaccedilatildeo textural sendo isoacutetropo de
composiccedilatildeo mineraloacutegica homogecircnea ao longo da regiatildeo Poreacutem devido
ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa heterogeneidade
nos horizontes Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee apresentam-se
com matriz predominante granular e alta rigidez Com a diminuiccedilatildeo da
profundidade em pequena escala comeccedilam a predominar as matrizes
coesivas diminuindo a rigidez Devido agrave heterogeneidade existem
horizontes com predominacircncia de areias siltosas siltes arenosos siltes-
argilosos como se pode observar na Figura 63
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais
granulares
122
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva
Nesta regiatildeo coletou-se somente uma amostra visto a hipoacutetese
de que provavelmente somente se encontrariam solos com as
propriedades semelhantes agrave amostra exploratoacuteria coletada denominada
de amostra A12 mostrada em detalhe na Figura 64 retirada da
profundidade aproximada de 3-4 metros Trata-se de uma argila arenosa
com silte de forte coloraccedilatildeo vermelha escura (Figura 66) com aspecto
macroestrutural granular e grosseiro todos representantes do horizonte
C
Apesar de bem coesivo apresentava-se muito rijo e de difiacutecil
amostragem Como aparentemente parece ter se formado proacuteximo a
superfiacutecie parece que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de
processos superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes
em seus vazios O corpo de prova foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentando fortes e raacutepidas desagregaccedilotildees
com formaccedilatildeo de muitas bolhas desagregando totalmente em 12 horas
Devido a sua rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total
seja principalmente devida aos efeitos da coesatildeo aparente Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou expansotildees significativas e
lentas Estas variaccedilotildees volumeacutetricas se estenderam por 39 minutos
Outro aspecto importante observado eacute que durante o tempo em
que esta a amostra permaneceu na cacircmara uacutemida esperando para ser
ensaiada ocorreu uma significativa alteraccedilatildeo em seu teor de umidade
123
inicial em torno de 5 provocando na amostra um enrijecimento
notado durante o manuseio e moldagem dos corpos de prova (Figura
66)
Apesar da grande quantidade de argilo-minerais presentes estes
solos parecem ter propriedades de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito
fracas aleacutem de possuir fortes indiacutecios de que a coesatildeo aparente domina
seu comportamento
Por estas razotildees este solo natildeo foi submetido aos ensaios
mecacircnicos nem avaliaccedilotildees de anisotropia e heterogeneidade sendo que
os valores encontrados para este solo permaneceram como comparativos
e exploratoacuterios
Apesar do exposto esta regiatildeo foi de grande valia para
pesquisa pois a rocha matildee destes solos era a uacutenica que se tinha certeza
da denominaccedilatildeo geoloacutegica correta identificada por Santos em 1996
designado por Granito Ilha Portanto por semelhanccedila poder-se-ia
extrapolar valores referentes agraves outras regiotildees visto a parecenccedila
verossiacutemil desta com as rochas matrizes das outras regiotildees pesquisadas
Na Figura 66 segue ilustraccedilatildeo
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe
124
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC401 aproximadamente 500 metros depois do
grande deslizamento de 2008 lado direito da pista em direccedilatildeo ao norte
da ilha Segundo relatos este talude eacute proveniente de um antigo
deslizamento ocorrido na deacutecada de 80
Visualmente possui uma grande quantidade de materiais
alterados do ponto de vista da estruturaccedilatildeo na grande maioria coluacutevios
sob forte erosatildeo Natildeo se sabe com exatidatildeo a designaccedilatildeo desta rocha
125
como era de se esperar apresenta-se muito semelhante agrave rocha mater da
regiatildeo 3
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma
matriz granular grosseira e riacutegida
Nesta regiatildeo foi somente coletada uma amostra denominada
A13 aproximadamente a 3 metros de profundidade pois se supotildee que
os solos em seu entorno estivessem em mesmas condiccedilotildees da amostra
coletada (Figura 67) Trata-se de uma areia pedregulhosa com
significativa quantidade de silte e argila de coloraccedilatildeo vermelha meacutedia a
escuro aspecto macroporoso e granular grosseiro Apresentando-se
muito riacutegido e de difiacutecil amostragem in loco Parece ser um solo tiacutepico
representante do horizonte C (Figura 68) O corpo de prova foi
submetido ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI)
apresentando raacutepidas desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de muitas bolhas O
arcabouccedilo soacutelido se desfaz em torno de 5 minutos A ascendecircncia da
aacutegua sobre a massa de solo se daacute muito rapidamente Devido a sua
rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total seja
principalmente devida a parcela de coesatildeo aparente e talvez
influenciada pelas alteraccedilotildees no teor de umidade devido agrave amostragem
e pela permanecircncia na cacircmara uacutemida Quando submetida ao ensaio de
expansatildeo apresentou expansotildees pequenas e lentas Estas variaccedilotildees
volumeacutetricas se estenderam por 79 minutos
126
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda
Devido agraves propriedades indesejadas apresentadas pela amostra
A13 os dados obtidos para a mesma foram somente utilizados como
comparativos e exploratoacuterios
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte de aproximadamente 11
metros realizado para a construccedilatildeo de um condomiacutenio em um terreno
situado em Florianoacutepolis na Avenida Deputado Antonio Edu Vieira ao
lado do nuacutemero 122 Como o afloramento rochoso era intensamente
exposto foi utilizado pela construtora escavaccedilatildeo em rocha com uso de
explosivos Esta rocha aflorante eacute um granito de textura equigranular
fina podendo ser enquadrado como pertencente ao clatilde graniacutetico das
outras regiotildees estudadas conforme exemplificado na Figura 66 O
manto residual apresenta granulometria bem dividida uma parte
correspondente agrave fraccedilatildeo grosseira composta por partiacuteculas de quartzo e
feldspatos alcalinos em alteraccedilatildeo com a presenccedila de pedregulhos e
outra parte corresponde agrave fraccedilatildeo siltosa fina composta por plagioclaacutesios
alterados que ainda natildeo se transformaram completamente em argila
caulinizados talvez proporcionando veios esbranquiccedilados palhetas de
muscovita em decomposiccedilatildeo com presenccedila de pouco quartzo e
lixiviaccedilatildeo de oacutexidos de metais (SANTOS 1997) A coloraccedilatildeo dos solos
vai do amarelo ao vermelho
127
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da
estrutura de contenccedilatildeo
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 coberto por lona
preta na Figura 69
128
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7
pertencentes ao horizonte C
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee
Como era de se esperar o perfil como um todo eacute muito
heterogecircneo apresentando grande variabilidade de minerais e estados
fiacutesicos de alteraccedilatildeo
A amostra A4 retirada da profundidade de 3 metros trata-se de um solo areno-silto argiloso de coloraccedilatildeo fortemente amarelada com
rajadas claras tendendo a brancas provavelmente constituiacutedas de
feldspato alterado caracteriacutestica do horizonte B (Figuras 69 e 70)
Durante sua retirada esta se apresentou bem coesiva fato que a anaacutelise
granulomeacutetrica confirmou Sua massa eacute distribuiacuteda sobre placas
129
verticais ou seja planos de fraqueza em forma de capas que
perigosamente se desprendiam durante a amostragem pois o corte era
bem vertical (Figura 70) Acredita-se em uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de
que a formaccedilatildeo destes planos de fratura seja devida aos efeitos da
propagaccedilatildeo das ondas de choque durante as explosotildees para escavaccedilotildees
em rocha que ocorreram em seu entorno Apresentou perda de massa de
50 durante o ensaio PMI Sua desagregaccedilatildeo natildeo eacute imediata eacute lenta
ocorrendo ao longo do periacuteodo de 48 horas Observou-se que as
desagregaccedilotildees iniciam e se propagam exatamente pelos mesmos planos
de fraqueza notados em campo A presenccedila da aacutegua parece expandir
estes planos pois a desagregaccedilatildeo se daacute em forma de blocos Por isso
acredita-se que este solo possuiacutesse uma coesatildeo verdadeira razoaacutevel
antes das obras de escavaccedilatildeo As ondas de choque das explosotildees
provocaram fendas e desestruturaram estes solos em capas ou blocos
provocando micro-fraturas por sua vez enfraquecendo as ligaccedilotildees ao
entorno deste plano facilitando a passagem da aacutegua percolante
desenvolvendo poro-pressatildeo tendendo a separar as fendas por fim
facilitando agraves expansotildees
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita
Outra observaccedilatildeo hipoteacutetica seria a presenccedila de minerais
expansivos na presenccedila da aacutegua agindo conjuntamente com a presenccedila
das fendas o que seria razoaacutevel devido agrave grande presenccedila de feldspato alterado mas que por sua vez soacute poderia ser verificado com certeza
mediante uma analisa quiacutemico-mineraloacutegica A expansatildeo eacute pequena
talvez devido agrave coesatildeo do argilo-mineral que ainda resta intacta aos
efeitos da explosatildeo O valor de expansatildeo se torna constante depois de
130
390 segundos Para este solo excepcionalmente realizamos expansotildees
nas direccedilotildees vertical e horizontal apesar de seus dados serem somente
de caraacuteter exploratoacuterio e comparativo
A amostra A6 retirada da profundidade de 7 metros e o solo
A7 retirado da profundidade de 3 metros desagregaram rapidamente e
natildeo apresentaram expansotildees talvez pela sua natureza puramente
granular e grosseira caracteriacutesticas do horizonte C somam-se a isso os
efeitos das ondas de explosatildeo (Figura 71) A amostra A15 (Figura 73)
pertence a um horizonte C heterogecircnea silto-granular apresentou
expansatildeo relativamente alta e raacutepida alcanccedilando valor maacuteximo em 240
segundos apoacutes permanecendo constante Foi submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando uma desagregaccedilatildeo
quase que completa em torno de 15 minutos depois se tornando um
tanto lenta mas completando-se em torno de 12 horas Durante a
desagregaccedilatildeo natildeo ocorreram formaccedilotildees de bolhas significantes
Para estas amostras a presenccedila de feldspato alterado eacute
visualmente menor do que para a amostra A4 observada na Figura 73
Por estarem mais longe da zona de explosatildeo devido agraves escavaccedilotildees e
pelo fato de serem pouco coesivas natildeo se observam estes planos de
fraqueza formados em sua massa Talvez pelo fato de que sua massa
seja constituiacuteda de um sistema predominantemente granular tenha
ocorrido um amortecimento dos efeitos da propagaccedilatildeo das ondas de
choque
Os valores de caracterizaccedilatildeo obtidos para as amostras A4 A6 A7
e A15 foram utilizados no trabalho somente como dados comparativos
e exploratoacuterios visto possuiacuterem propriedades indesejadas para a
pesquisa
34 Meacutetodo experimental
Os ensaios de laboratoacuterio pautaram-se em
- Perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada com corpo de
prova totalmente livre sem normativa especiacutefica para solos estruturados
realizada conforme especificado no subitem 32 ldquoConceito de perda de
massardquo (Paacutegina 94)
- Anaacutelise granulomeacutetrica utilizando-se recomendaccedilotildees da NBR
7181 (ABNT 1984) e os resultados expressos conforme a escala
granulomeacutetrica da ABNT dada pela NBR 650295 (solos e rochas)
- Densidade ou Determinaccedilatildeo da massa real dos gratildeos do solo
segundo a NBR 6508 (ABNT 1984)
131
- Limites de Atterberg pela determinaccedilatildeo do Limite de
Liquidez segundo a NBR 6459 (ABNT 1984) e determinaccedilatildeo do
Limite de Plasticidade segundo a NBR 7180 (ABNT 1984)
- Expansatildeo com corpo de prova livre verticalmente sem
normativa especifica para solos estruturados
- Cisalhamento direto (ASTM D308098)
- Compressatildeo diametral ou ensaio Brasileiro (Brazilian Test)
segundo as normativas brasileiras NBR 6118-2003 NBR-7222-94 e
BRITISH STANDARD 1881 (1970)
Na figura 74 ilustra-se utilizando um fluxograma resumido o
meacutetodo experimental da pesquisa
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental
A 1ordf Etapa mencionada no fluxograma da Figura 74 refere-se agrave
amostragem e foi comentada no item 31 ldquoSeleccedilatildeo de materiais e a
amostragemrdquo Paacutegina 91
Para o ensaio de perda de massa 2ordf Etapa do fluxograma
resumido (Figura 74) imergia-se os corpos de prova padratildeo ciliacutendricos
de 381mm de diacircmetro e 782mm de comprimento estruturados por
um periacuteodo de 48 horas em um recipiente proacuteprio para tal como
descrito no subitem 42 (Paacutegina 135) Estas dimensotildees dos corpos de
132
prova foram escolhidas para que se uniformizassem os corpos de prova
em funccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral
Apenas 7 das 27 amostras inicialmente coletadas
permaneceriam com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua A apresentaccedilatildeo dos resultados
(PMI) encontra-se na Tabela 14 (Paacutegina 138) Os solos que
permaneceram inalterados quando submetidos ao PMI foram
denominados selecionados e os que desagregaram denominados
rejeitados consequumlentemente suas regiotildees chamadas de exploratoacuterias
conforme o exposto no item 32 ldquoConceito de perda de massa por
imersatildeo em aacutegua (PMI)rdquo Paacutegina 94
Na 3ordf Etapa (Figura 74) aplicava-se o conceito de perda de
massa por imersatildeo em si fazendo-se o seguinte os materiais
selecionados (PMIlt10) eram encaminhados para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de expansatildeo vertical horizontal desestruturada e os ensaios
mecacircnicos os materiais rejeitados (PMIgt10) eram submetidos
somente agrave expansatildeo no plano vertical Natildeo obstante realizavam-se
algumas medidas de expansotildees desestruturadas tambeacutem no plano
horizontal para os solos rejeitados para que houvesse possibilidades de
comparaccedilotildees e aproveitamento de amostras
Na 4ordf Etapa (Figura 74) realizavam-se efetivamente os ensaios
de caracterizaccedilatildeo limites de Atterberg e as expansotildees verticais
Ressalta-se que estes ensaios foram realizados para todas as amostras
coletadas incluindo os solos provenientes das regiotildees exploratoacuterias
muitas vezes recusados Foram guardadas algumas pequenas amostras
indeformadas excedentes na cacircmara uacutemida do LMS-UFSC
Para estas amostras que permaneceram intactas (amostras
selecionadas) apoacutes a realizaccedilatildeo do PMI mediu-se a traccedilatildeo indireta sob
condiccedilotildees poacutes-inundadas e naturais e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento utilizando o cisalhamento direto (ensaios mecacircnicos) Esta
etapa eacute denominada 5ordf Etapa no fluxograma resumido (Figura 74)
Mais especificamente para os solos selecionados media-se agrave
expansatildeo de corpos de prova estruturados nas condiccedilotildees naturais
submetidos agrave imersatildeo em aacutegua destilada em dois planos
perpendiculares Moldava-se para uma mesma amostra dois corpos de
prova segundo dois planos vertical e horizontal tendo como referecircncia
a posiccedilatildeo zenital onde o plano vertical formaria um acircngulo de zero
graus Natildeo obstante media-se tambeacutem a expansatildeo desestruturada destes
materiais
Ainda sobre a 5ordf Etapa para os solos selecionados prosseguia-
se realizando os ensaios mecacircnicos de cisalhamento direto com corpos
133
de provas estruturados inundados para um mesmo solo nas duas
direccedilotildees vertical e horizontal outra vez utilizando como referencial a
equumlidade da posiccedilatildeo zenital Tinha-se o cuidado de fazer corresponder agrave
posiccedilatildeo destes corpos de prova as mesmas posiccedilotildees submetidas agraves
expansotildees
Por uacuteltimo realizava-se o ensaio de compressatildeo diametral
poreacutem somente no plano vertical Para tal utilizavam-se corpos de prova
estruturados nas condiccedilotildees naturais de um mesmo solo todavia
moldavam-se dois corpos de prova igualmente nas mesmas condiccedilotildees
No primeiro (CP) realizava-se o ensaio nas condiccedilotildees de estado natural
e no segundo (CP) nas condiccedilotildees inundadas
Figura 75 ndash Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)
Para a realizaccedilatildeo dos ensaios de perda de massa e compressatildeo
diametral adotou-se como padratildeo corpos de prova de 381 mm de
diacircmetro por 782 mm de altura do qual a moldagem e os instrumentos
utilizados estatildeo ilustrados na Figura 75
134
4 ENSAIOS REALIZADOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS
RESULTADOS
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg
Observaram-se durante a realizaccedilatildeo dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo alguns aspectos problemaacuteticos vinculados diretamente
aos solos residuais
Fundamentalmente o procedimento de destorroamento acaba
por quebrar e separar minerais sensiacuteveis como os feldspatos alterados
alterando o tamanho original das partiacuteculas Natildeo obstante a utilizaccedilatildeo
do hexametafosfato de soacutedio durante a floculaccedilatildeo acaba muitas vezes
por natildeo cumprir seu papel deixando de separar partiacuteculas de argila
fortemente aderidas agraves partiacuteculas maiores como os pedregulhos por
exemplo Estes pontos no procedimento recomendado pela norma satildeo
questionaacuteveis sobre o ponto de vista das anaacutelises para solos residuais
Mitchell (1976) jaacute havia notado que havia mais partiacuteculas argilosas do
que a granulometria apresentava para solos residuais de granito da
regiatildeo de Berkeley (USA) comparando os resultados de granulometria
convencional com os de anaacutelises microscoacutepicas bem detalhadas
Uma questatildeo importante e tambeacutem discutiacutevel diz respeito
sobre a alteraccedilatildeo que ocorre no teor de umidade inicial in situ mesmo
estando os solos devidamente armazenados na cacircmara uacutemida ateacute a data
da moldagem dos corpos de prova Para os solos estudados estima-se
que as alteraccedilotildees ocorram entre o intervalo de 15 a 5 durante um
periacuteodo de 10 meses e acredita-se que devido a varias razotildees estas
influenciam decisivamente as estruturaccedilotildees dos solos Estes materiais
por possuiacuterem permeabilidade aberta perdem e absorvem facilmente
aacutegua em seus vazios alterando significativamente o teor de umidade
natural Por exemplo pode-se mencionar que estas variaccedilotildees no teor de
umidade promovem um enrijecimento da amostra dentro da cacircmara
uacutemida provocado pelo domiacutenio das forccedilas capilares que comeccedilam a
atuar intensamente sobre o arcabouccedilo soacutelido sentiu-se estes efeitos
durante a manipulaccedilatildeo e moldagem dos corpos de prova em periacuteodos
diferentes Uma segunda hipoacutetese eacute de que estas forccedilas capilares possam
ser tatildeo intensas a ponto de esmagar as cimentaccedilotildees assumindo por sua
vez o papel destas poreacutem desestruturando os solos sobre o ponto de
vista da existecircncia das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
135
Avaliaram-se as propriedades plaacutesticas e coesivas conforme os
resultados dos limites de Atterberg (Tabela 23) As conclusotildees geo-
mecacircnicas para solos residuais estruturados baseadas nos meacutetodos
tradicionais para solos sedimentares natildeo satildeo realistas por conseguinte
natildeo reproduzem o comportamento do arcabouccedilo soacutelido real destes solos
Anaacutelises baseadas em meacutetodos desestruturantes e reconstituintes como
os recomendados por Nogami e Villibor (1994) ou muitas vezes
denominados de classificaccedilatildeo dos solos tropicais ou lateriacuteticos por
exemplo satildeo contraditoacuterios A falha estaacute na proacutepria concepccedilatildeo de
desestruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido Quando se desestrutura o solo
reconstituindo-o fisicamente natildeo jaacute se tem mais o mesmo material pois
o arcabouccedilo soacutelido na forma estruturada do mesmo natildeo existe mais e
segundo o estado tecnoloacutegico atual seraacute impossiacutevel reproduzi-lo Por
outro lado muitas vezes os equipamentos utilizados natildeo possuem
sensibilidade suficiente para computar valores de plasticidade e liquidez
pequenos muito comum para os solos tropicais e subtropicais
Tem-se como predefinido que qualquer ensaio aplicado aos
solos naturalmente estruturados deve ter como predicado a preservaccedilatildeo
ao maacuteximo possiacutevel da estruturaccedilatildeo natural destes Reconhece-se que
por suas peculiaridades evidentemente estes solos satildeo problemaacuteticos
devido ao fato da dificuldade da realizaccedilatildeo dos procedimentos e ensaios
usuais Como sugestatildeo se deveriam adaptar novos equipamentos
que imprimissem aos solos pouquiacutessimos efeitos mecacircnicos
consequentemente que tivessem alto grau de sensibilidade assim
partir-se-ia do principio da conservaccedilatildeo das cimentaccedilotildees naturais
durante a anaacutelise geoteacutecnica
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)
Como anteriormente no item 32 na Paacutegina 94 jaacute foi apresentado
o conceito de perda de massa por imersatildeo agora irar-se-aacute apresentar
diretamente o ensaio e seus resultados
Na segunda etapa (Figura 74) em laboratoacuterio o conceito de
perda de massa por imersatildeo foi aplicado realizando-se o ensaio de perda
de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI) com a imersatildeo em aacutegua de um
corpo de prova (CP) livre sem moldes ciliacutendrico de 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento estruturado por um periacuteodo de 48
horas em um recipiente especialmente manufaturado para tal Os
resultados encontram-se na Tabela 14 paacutegina 138 Como jaacute dito estas
136
dimensotildees (CP) foram escolhidas visando corpos de prova semelhantes
aos do ensaio de compressatildeo diametral
Na Figura 76 tem-se um exemplo Em ldquoArdquo encontra o solo
A1SPA imerso durante 48 horas e permanecendo sem desagregaccedilotildees
No fundo do recipiente pode-se notar que natildeo haacute material acumulado o
que natildeo se pode dizer para o material em ldquoBrdquo na Figura 76 que
desagregou parcialmente no primeiro minuto depois de imerso em aacutegua
e que no final de 5 minutos encontrava-se totalmente desagregado
acumulando material no fundo do pote coletor Na mesma figura (Figura
76) pode-se observar um exemplo de solo selecionado (A) e outro de
rejeitado (B) Acredita-se que um valor de ateacute 10 de perda de massa
possa ser devido a alguma imperfeiccedilatildeo amostral e que o tempo de 48
horas para estes solos seja suficiente para que o arcabouccedilo soacutelido
aproxime-se do estado saturado
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada
(A1SPA) e a direita rejeitada (A3SPA)
Para a realizaccedilatildeo do ensaio de perda de massa por imersatildeo
produziu-se um recipiente conforme as Figuras 77 e 78 que basicamente se constitui em um pote (e) com uma torneira adaptada em
sua base (b) e acima desta base um pedestal drenante (c) envolto em
dreno geoteacutecnico (a) onde o corpo de prova permanecia repousando
137
durante as 48 horas necessaacuterias (f) Para um melhor andamento dos
serviccedilos foram manufaturados quatro (4) recipientes
A massa desagregada acumulava-se no fundo (f) e logo depois
de passado o periacuteodo de 48 horas media-se agrave massa desagregada
atraveacutes do controle do seu peso desagregado seco em estufa em relaccedilatildeo
ao peso total seco inicial denominado de perda de massa por imersatildeo
ou PMI
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo
(esquerda) e lateral (direita)
138
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada
Para a medida da expansatildeo estruturada vertical e horizontal dos
solos provocada pela presenccedila da aacutegua em seus vazios utilizou-se de um
sistema constituiacutedo por um medidor de deformaccedilotildees (a) top-cap (d) e
dois aneacuteis de encaixe metaacutelicos (c e) com uma pedra porosa na base
Moldava-se o solo dentro do anel molde ou inferior (c) no estado
indeformado encaixava-se o sistema de aneacuteis e fazia-se inundar com
aacutegua destilada a amostra (Figura 79a) Seguia-se anotando o tempo e a
deformaccedilatildeo correspondente ateacute a constacircncia das variaccedilotildees
volumeacutetricas No intervalo de cada ensaio secava-se ao ar a pedra
porosa para que esta viesse a interferir ao miacutenimo nas expansotildees as dimensotildees do anel molde eram diacircmetro de 599mm altura de 162mm
constante de 0002mmunidade (constante do anel) sendo que na parte
superior verticalmente o corpo de prova era livre
139
(c) Figura 79 ndash Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)
140
Realizavam-se expansotildees em corpos de prova estruturados nas
direccedilotildees vertical e horizontal nas condiccedilotildees naturais e desestruturadas
objetivando-se saber em qual direccedilatildeo o solo expandia mais
identificando anisotropias da mesma forma com o intuito de comparar
o efeito das cimentaccedilotildees sobre as expansotildees
Ressalta-se que natildeo existe normativa para ensaio de expansatildeo
para solos estruturados somente para solos reconstituiacutedos
Para os solos que foram selecionados media-se tambeacutem a
expansatildeo desestruturada com o solo reconstituiacutedo nas mesmas
condiccedilotildees iniciais Para tal desestruturavam-se os solos no almofariz
com o pilatildeo tendo o cuidado para natildeo quebrar partiacuteculas sensiacuteveis
visando reconstituiacute-los compactava-os sem controle de energia dentro
do anel utilizado para expansatildeo
Como se tinha o teor de umidade desta amostra na cacircmara
uacutemida se controlava o peso seco segundo o peso especifico seco
desejado igual agraves condiccedilotildees iniciais acrescentava-se aacutegua ou retirava-
se caso fosse necessaacuterio para a obtenccedilatildeo do mesmo teor de umidade
natural adotado como o teor de umidade do ensaio de expansatildeo vertical
com os equipamentos disponiacuteveis conforme a Figura 79c assim poder-
se-ia corrigir a umidade reduzindo o material as mesmas condiccedilotildees
naturais
Os ensaios de expansatildeo vertical foram realizados no periacuteodo de
novembro de 2009 a fevereiro de 2010
Deste periacuteodo ateacute o mecircs de junho de 2010 periacuteodo em que se
realizou as expansotildees desestruturadas houve reduccedilotildees de 1 agrave 5 no teor
de umidade inicial devido ao permanecimento das amostras na cacircmara
uacutemida
As Figuras 80 e 82 mostram os ensaios de expansatildeo na integra
Para melhorar a visualizaccedilatildeo ampliaram-se estes graacuteficos
separadamente por regiotildees (Figuras 81 e 83)
141
Fig
ura
80 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s es
trutu
rados
nas
condiccedil
otildees
nat
ura
is e
est
rutu
radas
vis
atildeo g
eral
142
Fig
ura
81
ndash V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
80
143
Fig
ura
82 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s re
const
ituiacuted
os
agraves c
ondiccedil
otildees
nat
ura
is (
des
estr
utu
rados)
vis
atildeo g
eral
144
Fig
ura
83
- V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
82
145
44 Ensaio de cisalhamento direto
Os ensaios mais utilizados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia dos solos satildeo as compressotildees descompressotildees e os
cisalhamentos O ensaio que fornece os melhores resultados conforme o
estado de tecnologia atual satildeo as compressotildees triaxiais devido agrave
possibilidade de obter paracircmetros de deformabilidade medir a poro-
pressatildeo simular quaisquer carregamentos e controlar a drenagem Para
os solos naturalmente estruturados o ensaio de compressatildeo triaxial
drenado seria o ideal Cuidados devem ser tomados para que durante a
consolidaccedilatildeo natildeo se rompam as cimentaccedilotildees Poreacutem os ensaios de
laboratoacuterio mais empregados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento satildeo os ensaios de cisalhamento direto
Rapidez baixo custo e facilidade na consolidaccedilatildeo satildeo caracteriacutesticas
que os deixam muito atraentes principalmente para os solos residuais
em especial aos derivados do clatilde graniacutetico que muitas vezes possuem
material granular e grosseiro em sua composiccedilatildeo por isso apresentando
problemas de moldagem de corpos de prova
Deve-se ressaltar que devido agrave alta permeabilidade destes solos
geralmente submetidos ao ensaio com a imersatildeo do solo em aacutegua
subentende-se que este chegue a valores muito aproximados da
saturaccedilatildeo o que natildeo eacute provado fisicamente pois neste ensaio natildeo existe
a possibilidade do controle dos paracircmetros de Skempton (A e B) para
controle da poro-pressatildeo
Para os materiais granulares a experiecircncia cientiacutefica comprova
que os resultados obtidos com o cisalhamento direto como as curvas e
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento se aproximam muito dos
obtidos em ensaios triaxiais Por estas razotildees e devido agrave grande
quantidade de dados jaacute existentes trabalhar com o ensaio de
cisalhamento direto eacute uma boa opccedilatildeo
No ensaio de cisalhamento direto basicamente um corpo de
prova eacute moldado em uma caixa bipartida que possui uma parte fixa e
outra moacutevel Primeiramente inunda-se o corpo de prova e aplica-se um
carregamento vertical para consolidaccedilatildeo do corpo de prova durante 24
horas Apoacutes a consolidaccedilatildeo eacute imposto agrave caixa um binaacuterio de forccedilas
tangenciais respectivamente transferindo ao solo um movimento
cisalhante sob uma velocidade constante gerando uma evoluccedilatildeo das
tensotildees impondo uma superfiacutecie de cisalhamento (Figura 84) Durante
o ensaio medem-se as forccedilas cisalhantes e as deformaccedilotildees vertical e
horizontal para uma forccedila vertical constante ateacute a ruptura do corpo de
146
prova (Figura 84) Satildeo realizados no miacutenimo trecircs corpos de prova para
cada amostra estudada respectivamente para a obtenccedilatildeo da envoltoacuteria
de Mohr-Coulomb
O ensaio eacute guiado pelas condiccedilotildees de drenagem naturais do solo
pois natildeo se consegue impor condiccedilotildees de drenagem neste equipamento
a vista disso natildeo se tem controle da drenagem nem das condiccedilotildees de
fronteira na amostra A tensatildeo neutra natildeo eacute medida por isso as tensotildees
efetivas satildeo desconhecidas O resultado eacute um plano de ruptura e um
campo de tensotildees e deformaccedilotildees na amostra natildeo uniformes com rotaccedilatildeo
do plano de tensotildees principais (Figura 84) A concentraccedilatildeo de tensotildees
nas bordas da caixa cisalhante e a rigidez desta satildeo os principais
agentes que provocam a formaccedilatildeo do campo desuniforme de tensotildees
(HUMMES 2007)
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990
Devido agrave grande heterogeneidade do maciccedilo em que se trabalha
para que se pudesse estudar os efeitos anisotroacutepicos que incidem sobre
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento elaborou-se para cada
amostra 3 corpos de prova na direccedilatildeo vertical e 3 corpos de prova na
direccedilatildeo horizontal Estas amostras por sua vez foram sempre coletadas
na posiccedilatildeo vertical em relaccedilatildeo ao maciccedilo (zecircnite) conforme a Figura 85
Inicialmente antes da consolidaccedilatildeo as condiccedilotildees dos corpos de prova
eram as naturais ou seja com o teor de umidade natural
Apesar de se saber que existe uma infinidade de planos que
poderiam ser estudados acredita-se que estes planos escolhidos para
cisalhar sejam os mais importantes e representativos Durante a
moldagem dos corpos de prova teve-se o cuidado de moldar ao maacuteximo
fora da influecircncia de planos de fraqueza reliquiacuteares que pudessem
intervir nos resultados enfraquecendo os corpos de prova
147
Eacute de se esperar que o plano que tenha maior massa de material
confinante em seu entorno se mantenha mais protegido dos efeitos das
intempeacuteries tendendo a expandir menos conservando assim suas
caracteriacutesticas intriacutensecas de resistecircncia iniciais Por outro lado o plano
que eacute atingido por desconfinamentos em geral como o deslizamento por
exemplo torna-se desprotegido desconfinado consequumlentemente fica
exposto agraves variaccedilotildees volumeacutetricas portanto tendendo a ser menos
estruturado Natildeo obstante foi possiacutevel comparar os valores dos
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento dos solos com os valores
obtidos nas expansotildees realizadas pois na anaacutelise se fez que os planos
utilizados fossem correspondentes
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados
horizontal e vertical e das expansotildees
Os corpos de prova foram consolidadas em estaacutegios sob tensotildees
normais de 31 kPa 74 kPa 122 kPa ateacute a constacircncia de volume que
ocorria em torno de duas horas As baixas tensotildees representam agrave tensatildeo
atuante devido ao peso proacuteprio do solo e as maiores tecircm o objetivo de
simular o comportamento do solo sobre campos de tensotildees crescentes
oriundos de carregamentos que o levaratildeo a ruptura sob condiccedilotildees
drenadas As amostras tinham dimensotildees de 2065mm de altura com
1016mm de lados
Prosseguem nas paacuteginas seguintes as tabelas siacutenteses
envoltoacuterias de ruptura e os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
para os solos selecionados e ensaiados com o equipamento de
148
cisalhamento direto nos planos vertical e horizontal todos sob
condiccedilotildees de inundaccedilatildeo e consolidados
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
149
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
150
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
151
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
152
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
153
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
154
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
155
(as
curv
as c
onti
nuam
na
outr
a p
aacutegin
a)
156
Fig
ura
100 ndash
Curv
as t
ensotilde
es-d
eform
accedilotildees
par
a os
solo
s es
tudad
os
obti
das
no e
nsa
io d
e ci
salh
amen
to d
iret
o
157
45 Ensaio de compressatildeo diametral
Este ensaio idealizado pelo professor Lobo Carneiro
(CARNEIRO1943) tambeacutem eacute conhecido como ensaio Brasileiro Na
verdade eacute a medida indireta da traccedilatildeo de um material portanto sob
certo ponto de vista principalmente o geoteacutecnico eacute a medida da coesatildeo
dos materiais Pela sua simplicidade precisatildeo e uniformidade de
resultados eacute reconhecido no meio teacutecnico como muito adequado para
obter dados de resistecircncia agrave traccedilatildeo de materiais como concreto rochas
solos fortes e estruturados (INGLES FRYDMAN 1963)
O teste envolve o carregamento uniaxial de um cilindro circular
ou um disco Ocorre uma uniformidade de tensotildees de traccedilatildeo
perpendiculares ao longo do plano diametral onde ocorre a ruptura
sendo que no nuacutecleo da amostra desenvolvem-se condiccedilotildees biaxiais
observar a Figura 101 (KRISHNAYA EISENSTEIN 1974)
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo diametral
Por isso a regiatildeo de distribuiccedilatildeo das tensotildees eacute relativamente
uniforme desde que a largura dos filetes de apoio seja de 10 do
diacircmetro da amostra (CARNEIRO 1943) A amostra deve possuir uma
relaccedilatildeo de 2 (dois) entre altura e diacircmetro para que a geometria do
corpo de prova natildeo interfira no ensaio Assume-se que a ruptura tenha
iniciado no instante em que ocorre a carga de pico (INGLES FRYDMAN 1963) A formulaccedilatildeo baacutesica do ensaio eacute a seguinte
DL
Pt
2
5
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
158
Onde
σt - Resistecircncia agrave traccedilatildeo
P - Esforccedilo de compressatildeo total aplicado
L - Altura da amostra
D - Diacircmetro da amostra
A existecircncia de coesatildeo verdadeira em solos residuais oriundos do
granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Solos
com coesatildeo verdadeira deveratildeo apresentar pequena resistecircncia agrave traccedilatildeo
mesmo quando submetidos a estados fiacutesicos sem confinamento A
medida eacute dita indireta pois durante o ensaio natildeo haacute traccedilatildeo propriamente
dita mas sim devido ao carregamento se induz este a um estado de
traccedilatildeo Por isso a forma do corpo de prova alinhamento do
carregamento e a distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees satildeo premissas para
que se alcancem medidas de valores corretos durante o ensaio
O objetivo foi realizar este ensaio para se medir a traccedilatildeo de
forma indireta nos corpos de prova concomitantemente tentando
interligar estes resultados obtidos com as cimentaccedilotildees existentes entre
partiacuteculas para tal posteriormente associando estes resultados ao
intercepto coesivo dos solos e seus agentes intervenientes Adotou-se
como corpo de prova padratildeo um cilindro indeformado com 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento
Para todos os solos (amostras) selecionados realizaram-se a
compressatildeo diametral com corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e
submersas todos estruturados A imersatildeo era por um tempo miacutenimo de
48 horas
Acredita-se que devido agrave permeabilidade razoavelmente alta
dos solos em estudo este procedimento e o periacuteodo de submersatildeo
fossem suficientes para remover quase que totalmente os efeitos da
coesatildeo aparente atingindo um estaacutegio muito proacuteximo da condiccedilatildeo
saturada Logo depois de concluiacutedo o periacuteodo de submersatildeo retirava-se
o corpo de prova da imersatildeo e rapidamente submetia-o agrave ruptura pois o
sistema de compressatildeo jaacute estava todo preacute-acionado Para a realizaccedilatildeo de
todo o procedimento natildeo eram gastos mais do que 5 minutos As
rupturas se davam na carga de pico Para o ensaio com amostra natural
moldavam-se os corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e submetia-os
as compressotildees A constante do anel de carga que se obteve com sua
calibraccedilatildeo segue na tabela siacutentese do ensaio (Tabela 22 Paacuteg171)
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
163
B) Corpos de prova submetidos ao ensaio sob as condiccedilotildees poacutes-
inundadas
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista
superior
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral
164
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas
165
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de
ruptura vista lateral (A18)
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais
166
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)
Figura 115 ndash Corpo de prova A11
167
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da
amostra A20 vista de topo
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do
corpo de prova vista lateral (A20)
168
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de
planos de fraqueza (A20)
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada
169
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral
170
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)
Algumas observaccedilotildees foram realizadas durante os ensaios de
compressatildeo diametral Focava-se examinar com minuacutecia a formaccedilatildeo do
plano de ruptura durante o carregamento Para os corpos de prova
ensaiados tem-se os corpos de prova A1 A11 A18 A20 A21 A22 que
formaram planos de ruptura condizentes com a teoria formando um
campo de tensotildees uniformes como o esperado Exceccedilotildees aconteceram
A amostra A18 por exemplo que devido a planos de fraqueza natildeo
formou a superfiacutecie de ruptura esperada e por fim a amostra A2 que
apesar de ter sido selecionada no PMI desagregou posteriormente
quando submetida agrave imersatildeo Estes detalhes podem ser visualizados na
coletacircnea de fotos da Figura 103 ateacute a Figura 122
Segue na Tabela 22 a apresentaccedilatildeo dos resultados em forma de
tabela com resumo dos dados obtidos durante o ensaio de compressatildeo
diametral
171
T
ab
ela
22 ndash
Tab
ela
siacutente
se c
om
os
val
ore
s de
resi
stecircn
cia
agrave tr
accedilatildeo
par
a os
solo
s se
leci
onad
os
e en
saia
do
s
A1
00
571
483
38
176
2410
0128
4604
8126
38
177
2410
1121
5155
7449
0
A1B
00
571
--
--
--
266
38
170
8-
-358
5-
A2
00
571
75
38
176
2214
1144
893
9-
--
--
--
A11
00
571
191
38
176
2296
8127
7239
115
38
176
5307
3125
918
7220
4
A18A
00
571
470
38
176
2389
4132
8588
588
38
171
5391
2132
2117
4471
1
A18B
00
571
--
--
--
124
38
158
9-
-200
9-
A20
00
571
220
38
176
2512
9114
7275
574
38
162
8394
4107
3112
4163
0
A20B
00
571
--
--
--
21
38
169
5-
-28
8-
A21
00
571
119
38
176
2437
6109
4149
029
38
170
4439
9111
639
3109
7
A22
00
571
175
38
176
2519
5113
6219
128
38
177
2513
108
934
6184
5
σts
at
(kP
a)
Δσ
t (k
Pa)
EN
SA
IO D
E C
OM
PR
ES
SAtilde
O D
IAM
ET
RA
L
Condiccedil
otildees
nat
ura
isC
ondiccedil
otildees
inundad
as
wi
()
Const
ante
do
anel
de
carg
a
(kgd
ivis
atildeo)
Corp
os
de
pro
va
das
amost
ras
sele
cionad
as
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
γs
(kN
m3)
wi
()
γs
(kN
m3)
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
σtntilde
sat
(kP
a)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
cm)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
(cm
)
172
5 ndash ANAacuteLISE DOS RESULTADOS
Neste capiacutetulo apresentam-se as anaacutelises dos experimentos
realizados de forma global sempre visando os objetivos gerais
Primeiramente apresenta-se uma tabela siacutentese de caraacuteter geral
que traz resumidamente todos os dados meacutedios obtidos para os solos
durante a campanha de ensaios laboratoriais de caracterizaccedilatildeo e ensaios
em geral realizados no laboratoacuterio LMS-UFSC Como durante a
realizaccedilatildeo dos ensaios em geral obteve-se um grande nuacutemero de valores
para os iacutendices fiacutesicos aplicou-se sobre estas variaacuteveis quantitativas um
tratamento estatiacutestico preacutevio mais especificamente as teacutecnicas de meacutedia
aritmeacutetica e desvio padratildeo assim obtendo-se um valor representativo
para cada ensaio correspondente a cada solo Em matildeos destes montou-
se esta tabela resumo (siacutentese)
Em seguida apresenta-se o cruzamento das variaacuteveis obtidas
durante a caracterizaccedilatildeo em forma graacutefica Tabela 23 e as Figuras 123
124 e 125 no item 51
Por fim apresenta-se de forma praacutetica uma anaacutelise graacutefica
detalhada realizada segundo cruzamentos das variaacuteveis mais importantes
investigadas de interesse na pesquisa De forma objetiva separa-se esta
parte da anaacutelise em cinco (5) grandes grupos de famiacutelias que trazem as
variaacuteveis a serem analisadas segundo a sua afinidade ou vinculamento
que satildeo intercepto coesivo obtido no ensaio de cisalhamento direto
sobre condiccedilotildees inundadas item 52 Figuras 126 a 135 acircngulo de atrito
interno obtido no ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees
inundadas item 53 Figuras 136 137 e 138 resistecircncia agrave traccedilatildeo obtida
no ensaio de compressatildeo diametral apoacutes inundaccedilatildeo e natural item 54
Figuras 139 a 147 variaccedilotildees volumeacutetricas obtidas no ensaio de
expansatildeo item 55 Figuras 148 e 149
As linhas de tendecircncia foram objetivo de diversas anaacutelises
traccedilados e sobreposiccedilotildees Onde possiacutevel acrescentam-se como dados
complementares (BARBETTA 1999) a equaccedilatildeo caracteriacutestica da
dispersatildeo o coeficiente de determinaccedilatildeo Rsup2 Coeficiente de Pearson
(CPearson)
174
51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos
Neste momento realiza-se uma anaacutelise dos valores meacutedios
obtidos para os iacutendices fiacutesicos e limites de Atterberg nos ensaios
normalizados de caracterizaccedilatildeo conjuntamente com os dados obtidos
para cada corpo de prova utilizado para os ensaios de cisalhamento
direto expansotildees e perda de massa por imersatildeo Pode-se dizer ateacute que se
trata de um cruzamento geral entre variaacuteveis obtidas durante estes
ensaios Todas as anaacutelises foram realizadas para os solos no estado
estruturado
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural
A anaacutelise da Figura 123 mostra que o grau de saturaccedilatildeo aumenta
conjuntamente com o teor de umidade natural
175
Figura 124 ndash Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural
176
Os valores obtidos na pesquisa quando inseridos na carta de
Casagrande (1932) natildeo se encontram na regiatildeo esperada para solos
areno-siltosos (Figura 124) O iacutendice de vazios natural diminui enquanto
o peso especiacutefico seco aumenta segundo a Figura 125
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e horizontal
com as outras variaacuteveis obtidas
Agora se introduz a anaacutelise do intercepto coesivo em funccedilatildeo das
diversas variaacuteveis estudadas Os valores do intercepto coesivo foram
obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em duas direccedilotildees
ortogonais Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos
corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de cisalhamento direto
nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto
177
A anaacutelise da relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos verticais e
horizontais (Figura 126) apesar do pequeno nuacutemero de pontos mostra
haver significativas diferenccedilas entre a coesatildeo vertical e horizontal
Segundo o graacutefico da Figura 126 a coesatildeo vertical eacute levemente
maior do que a horizontal
Ainda analisando o graacutefico da Figura 126 pode-se constatar
que existem fortes indiacutecios do intercepto coesivo ter comportamento
anisotroacutepico
Devido a este comportamento observado pode-se supor que
existem possibilidades da estruturaccedilatildeo devido agraves cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas ser maior na direccedilatildeo vertical Acredita-se que com o aumento
do espaccedilo amostral estas observaccedilotildees possam se aclarar mais
graficamente
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
178
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
179
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
A Figura 127 mostra da mesma forma que a Figura 129 natildeo
haver dependecircncia sensiacutevel entre o intercepto coesivo horizontal e a
expansatildeo horizontal estruturada Por outro lado na Figura 128 e
tambeacutem na Figura 130 observa-se que o intercepto coesivo vertical
mostra uma afinidade com as expansotildees diminuindo com o aumento
das expansotildees estruturadas
180
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural
A anaacutelise da Figura 131 aponta haver um aumento da coesatildeo
com o aumento do teor de umidade natural Colocaram-se dados que
Bevilaqua (2004) e Higashi (2006) obtiveram para solos semelhantes
(Figura 131)
181
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Muito embora haja uma significativa dispersatildeo ao contraacuterio do
esperado o graacutefico da Figura 132 revela uma tendecircncia de aumento do
intercepto coesivo com o aumento do iacutendice de vazios natural
182
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural
Observa-se na Figura 133 haver uma tendecircncia de crescimento
do intercepto coesivo com o grau de saturaccedilatildeo natural
183
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
As Figuras 134 e 135 respectivamente mostram que os interceptos
coesivos vertical e horizontal dependem muito pouco dos limites de
Atterberg entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre as
variaacuteveis
184
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
185
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno vertical
e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas
Da mesma forma seraacute analisado o acircngulo de atrito interno obtido
atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em funccedilatildeo das diversas
variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram
determinados nos corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de
cisalhamento direto nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a interpretaccedilatildeo graacutefica
conjunta dos acircngulos de atrito interno vertical e horizontal destes solos
(Figura 136) revela indiacutecios de comportamento isotroacutepico
186
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Observa-se uma forte influecircncia do iacutendice de vazios no acircngulo
de atrito interno pois a interpretaccedilatildeo graacutefica da Figura 137 denota que o
iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito diminui
Na Figura 137 os dados obtidos por Bevilaqua (2004) foram
analisados conjuntamente
187
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia
A Figura 138 tambeacutem mostra fortes afinidades entre o acircngulo
de atrito interno e a fraccedilatildeo areia da granulometria pois as duas variaacuteveis
apresentam crescimento conjunto
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis obtidas
Nesta anaacutelise objetivam-se relacionar as resistecircncias agrave traccedilatildeo
medidas no ensaio de compressatildeo diametral para os solos pesquisados
com as outras variaacuteveis medidas em outros ensaios O enfoque principal
agora era tentar realizar um dos objetivos principais do trabalho por
isso cruzam-se as resistecircncias agrave traccedilatildeo com os valores obtidos para o
intercepto coesivo e expansotildees a procura de correlaccedilotildees natildeo obstante cruza-se tambeacutem com os iacutendices fiacutesicos obtidos nos proacuteprios corpos de
prova do ensaio de traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo foi obtida em amostras
sob condiccedilotildees naturais e apoacutes submersatildeo Completa-se a anaacutelise
comparando os valores obtidos com os de outras pesquisas
188
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
189
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
190
A anaacutelise graacutefica conjunta das Figuras 139 140 141 142
aponta que o intercepto coesivo vertical comporta-se mais influenciado
pela resistecircncia a traccedilatildeo do que o intercepto coesivo horizontal
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a anaacutelise conjunta dos
graacuteficos do intercepto coesivo em funccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo expotildee
que existe a tendecircncia de aumento do intercepto coesivo com o aumento
da resistecircncia agrave traccedilatildeo destes solos (Figuras 139 140 141 e 142)
Observa-se que a aproximaccedilatildeo de valores entre as variaacuteveis
coesatildeo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute relacionada agrave preservaccedilatildeo ou natildeo das
cimentaccedilotildees
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos
A anaacutelise graacutefica da Figura 143 revela uma tendecircncia de
aumento dos interceptos coesivos horizontais e verticais
191
concomitantemente com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural e a resistecircncia agrave traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo variaacutevel
semelhante agrave coesatildeo aparente
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas
Na Figura 144 comparam-se graficamente os valores obtidos
na pesquisa com valores obtidos por outros pesquisadores Neste graacutefico
observam-se a formaccedilatildeo de famiacutelias de curvas que podem indicar
192
dependecircncias e correlaccedilotildees entre os dados comparados relaccedilotildees estas
que poderiam melhorar com o aumento do espaccedilo amostral Os valores
de resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28 kPa) obtida satildeo comparativamente
maiores do que valores publicados por outros pesquisadores apesar do
iacutendice de vazios ser significativamente maior (05-16)
A tendecircncia verificada eacute a mesma ou seja a resistecircncia a traccedilatildeo
diminui com o aumento do iacutendice de vazios
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais
193
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
194
Da anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das
expansotildees (Figuras 145 e 146) observa-se natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis Pode-se observar que existe uma leve tendecircncia da
resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais
aumentam (Figura 145)
A anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo natural e
inundada (Figura 147) revela haver tendecircncia em aumento desta
diferenccedila em quanto agraves expansotildees diminuem
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas
Nesta anaacutelise buscam-se correlaccedilotildees entre as variaccedilotildees
volumeacutetricas de expansatildeo obtidas atraveacutes do ensaio de expansatildeo natildeo
normalizado e as outras variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices
fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos corpos de prova
moldados para o proacuteprio ensaio de expansatildeo Os corpos de prova
inicialmente estavam nas condiccedilotildees naturais e estruturadas
posteriormente para a realizaccedilatildeo do ensaio foram submetidas agrave
submersatildeo em aacutegua Ensaiaram-se tambeacutem algumas amostras
desestruturadas a fim de estabelecer comparaccedilotildees de grandezas
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados
195
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)
Da anaacutelise conjunta entre as expansotildees estruturadas (Figura
148) pode-se observar que existe uma tendecircncia das expansotildees
horizontais serem maiores do que as expansotildees verticais As expansotildees
horizontais tambeacutem satildeo as que mais tempo demoram para alcanccedilar a
expansatildeo maacutexima e estabilizar (Figura 149)
O fato das expansotildees serem menores na direccedilatildeo vertical que eacute a
direccedilatildeo que tem maior valor de intercepto coesivo eacute relevante e daacute
indiacutecios de uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de que a estruturaccedilatildeo dos solos eacute
maior na direccedilatildeo vertical o que prova que as cimentaccedilotildees exercem
forccedilas contraacuterias importantes contra as expansotildees
Em breve conjetura tentar-se-aacute formar algumas hipoacuteteses para estas
evidecircncias acima expostas
Levando-se em conta a coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
(Capitulo 3) pode-se observar que a encosta antes do deslizamento
mostrava-se ter mais massa confinante na direccedilatildeo vertical do que na
horizontal ou seja o talude era mais alto do que largo
consequumlentemente deduz-se que na direccedilatildeo vertical a coesatildeo tenha
permanecido mais protegida do intemperismo e mais preservada devido
196
agraves tensotildees confinantes durante sua histoacuteria geoloacutegica O deslizamento
por sua vez deslocou mais massa horizontal do que vertical fato que
tambeacutem pode ser observado na coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
Sendo assim pode-se partir do pressuposto de que esta condiccedilatildeo de
confinamento e rigidez prevaleceu tambeacutem depois do deslizamento
obviamente com outra geometria Por estas razotildees ainda se mantiveram
mais preservadas as propriedades intriacutensecas do solo na direccedilatildeo vertical
assim proporcionando nesta direccedilatildeo valores maiores de estruturaccedilatildeo
Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que os solos
em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo apresentam-se
com comportamento bem mais isotroacutepico do que o esperado
197
6 CONCLUSOtildeES
As principais conclusotildees dessa pesquisa para estes solos
seguem agrupadas em famiacutelias conforme a variaacutevel de interesse
61 - Sobre a caracterizaccedilatildeo amostragem curvas tensatildeo-
deformaccedilatildeo e ensaios em geral pode-se dizer
611 ndash Um total de 27 amostras indeformadas de solos residuais
foi obtido em campo na regiatildeo da Grande Florianoacutepolis Os valores de
iacutendice de plasticidade variaram na faixa de 0 a 54 Os solos possuem
teor de materiais com granulometria fina bem expressiva (12 a 45)
e iacutendice de vazios relativamente elevados na faixa de 08 a 17
612 ndash Do total de 27 amostras apenas 6 natildeo desagregaram
quando submetidas agrave inundaccedilatildeo Para essas foi realizado o ensaio de
compressatildeo diametral para a determinaccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo entre
partiacuteculas
613 ndash Durante a realizaccedilatildeo do ensaio de Perda de Massa por
Imersatildeo natildeo houve meio termo ou as amostras desagregavam por total
ou mantinham o arcabouccedilo soacutelido intacto apoacutes imersatildeo
614 ndash Foram identificados alguns fatores que alteram e
minimizam as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas como
- O desconfinamento e o aliacutevio das tensotildees confinantes que
provocam ciclos de expansatildeo-contraccedilatildeo in situ
- Os efeitos da amostragem e a sensibilidade das cimentaccedilotildees
- Os efeitos de desintegraccedilatildeo e alteraccedilatildeo fiacutesico-quiacutemicos do
intemperismo acabam por alterar e remover as cimentaccedilotildees
615 ndash O grau de saturaccedilatildeo natural aumenta conjuntamente com
o teor de umidade natural
616 ndash O iacutendice de vazios natural diminui enquanto o peso
especiacutefico natural aumenta
A interpretaccedilatildeo graacutefica das curvas tensatildeo-deformaccedilatildeo (Figura
100 Paacuteg 156) mostra que os solos A1 e A18 independentemente do
estaacutegio e da direccedilatildeo de cisalhamento possuem a tendecircncia inicial de
comportamento fraacutegil riacutegido e linear e que com o aumento das tensotildees
cisalhantes alcanccedilam a resistecircncia de pico fragilizando-se iniciando a
quebra gradual das cimentaccedilotildees Neste instante forma-se a tensatildeo de
cedecircncia e as deformaccedilotildees jaacute alcanccedilaram valores em torno de 2
ocorrendo conjuntamente uma tendecircncia agrave expansatildeo Com a quebra
gradual das cimentaccedilotildees ocorre a plastificaccedilatildeo do material A resistecircncia
198
ao cisalhamento que era governada ateacute entatildeo pelas cimentaccedilotildees
transfere seu domiacutenio gradualmente para o acircngulo de atrito interno ateacute o
estado residual Pode-se classificar tais solos como do grupo 1 na
classificaccedilatildeo de Schmertmann e Osterberg (1960) e do grupo 3 de Coop
e Atkinson (1993)
Os outros solos submetidos ao cisalhamento na pesquisa (A2
A11 A20 A21 A22) diferem deste comportamento exposto exibem
comportamento mais duacutectil e parecem pertencer a grupos
intermediaacuterios entre bonding-dominated e fabric-dominated
Por isso conclui-se que os solos A1 e A18 satildeo os que mais possuem
contribuiccedilatildeo da estruturaccedilatildeo por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas na
resistecircncia ao cisalhamento e podem ser denominados de bonding-
dominated soils
62 - Sobre o intercepto coesivo
621 ndash Da anaacutelise dos dados da pesquisa observa-se existirem
fortes indiacutecios de que o intercepto coesivo tenha comportamento
anisotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 448 a 2087 kPa (Figura
126)
622 ndash O intercepto coesivo vertical apresenta-se levemente
maior do que o horizontal (Figura 126)
623 - Houve diminuiccedilatildeo do intercepto coesivo vertical com o
aumento das expansotildees estruturadas (Figuras 128 e 130) Por outro lado
a anaacutelise graacutefica aponta natildeo haver dependecircncia entre o intercepto
coesivo horizontal e as expansotildees estruturadas (Figuras 127 e 129)
624 ndash Observam-se aumentos da coesatildeo com o aumento do teor
de umidade natural (figura 131)
625 ndash Ao contraacuterio do esperado ocorre uma tendecircncia de
aumento da coesatildeo com o aumento do iacutendice de vazios natural
(Fig132) igualmente tambeacutem com o grau de saturaccedilatildeo natural
(Fig133)
626 ndash Os limites de Atterberg mostram pouca relaccedilatildeo com o
intercepto coesivo entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre
as variaacuteveis (Fig 134 e 135)
199
63 ndash Quanto ao comportamento do acircngulo de atrito interno
observou-se
631 - Os dados da pesquisa indicam existir um comportamento
isotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 266 a 416ordm (Figura 136)
632 - O iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito
diminui (Fig137) por outro lado a fraccedilatildeo areia aumenta conjuntamente
com o acircngulo de atrito (Fig138)
64 - A resistecircncia agrave traccedilatildeo demonstrou
641- O intercepto coesivo vertical mostra ter maior afinidade
com a resistecircncia agrave traccedilatildeo vertical do que com a horizontal (Figuras 139
140 141 e 142)
642 - Existe uma tendecircncia de aumento do intercepto coesivo
com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo (Figuras 139 140 141 e 142)
643 ndash A interpretaccedilatildeo graacutefica revela uma tendecircncia de aumento
dos interceptos coesivos com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia
a traccedilatildeo natural e a resistecircncia a traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo (Fig143)
enquanto que por outro lado esta diferenccedila parece diminuir enquanto as
expansotildees aumentam (Fig147)
644 ndash Os valores de resistecircncia a traccedilatildeo variaram entre 2 e 28
kPa e satildeo relativamente maiores do que valores publicados por outros
pesquisadores apesar do iacutendice de vazios ser significativamente maior
A tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios (Figura 144)
645 ndash A anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo
das expansotildees (Figuras 145 e 146) aponta natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis existindo apenas uma leve tendecircncia da resistecircncia agrave
traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais aumentam (Figura
145)
65 ndash Sobre as expansotildees
651 ndash A faixa de valores de expansatildeo estruturada eacute baixa
variando de 00037 agrave 065 As expansotildees estruturadas horizontais
apresentam-se maiores do que as expansotildees verticais sendo que as
expansotildees horizontais satildeo as que mais tempo demoram para atingir a
expansatildeo maacutexima e estabilizar estas variaram de 200s a 1200s (Figuras
148 e 149)
200
652 ndash As expansotildees estruturadas que variaram na faixa entre
00037 a 065 satildeo bem menores do que as expansotildees desestruturadas
que variam na faixa de 033 a 670 (Figuras 80 81 82 e 83 Pag137
a 140)
653 ndash Talvez devido ao pequeno nuacutemero de dados natildeo foi
estabelecida uma relaccedilatildeo clara entre o aumento da expansatildeo e a
diminuiccedilatildeo da resistecircncia agrave traccedilatildeo que justificasse mesmo que
parcialmente a desagregaccedilatildeo das amostras indeformadas
66 ndash Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral
661 - As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas portanto a estruturaccedilatildeo satildeo maiores na
direccedilatildeo vertical do que na horizontal e que a aproximaccedilatildeo de valores
entre as variaacuteveis intercepto coesivo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute vinculada
a preservaccedilatildeo ou natildeo das cimentaccedilotildees sendo que as cimentaccedilotildees
exercem forccedilas significativas conta as expansotildees Estas hipoacuteteses estatildeo
fundamentadas nas seguintes observaccedilotildees O fato das expansotildees serem
menores na direccedilatildeo vertical A direccedilatildeo vertical possuir o maior valor de
intercepto coesivo O intercepto coesivo ter dependecircncia e crescer
enquanto as expansotildees estruturadas diminuem Existir uma tendecircncia de
aumento do intercepto coesivo com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo
662 ndash Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que
os solos em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo
apresentam-se com comportamento bem mais isotroacutepico do que o
esperado
663 ndash Problemas praacuteticos encontrados em taludes constituiacutedos
pelos solos pesquisados como as instabilidades escorregamentos e
susceptibilidade a erosatildeo satildeo em sua grande maioria causados pela
instabilidade do arcabouccedilo soacutelido destes solos na presenccedila da aacutegua Este
processo eacute muitas vezes facilitado pelo corte inadequado do talude
natural e pela falta de sistema de drenagem adequado
664 - Na praacutetica de projetos que envolvam solos naturalmente
estruturados a utilizaccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral eacute uma
opccedilatildeo viaacutevel e bem realista
201
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
A fim de ampliar os conhecimentos destes tipos de solos e dar
prosseguimento a esta pesquisa sugere-se os seguintes estudos
posteriores
- Desenvolver mais pesquisas comparativas utilizando o ensaio de
compressatildeo diametral (Brazilian Test)
- Melhorias e estudos de aplicabilidade dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo de forma que estes se tornem mais representativos para
os solos residuais e estruturados
- Avaliar o conceito de partiacutecula unitaacuteria indestrutiacutevel e
incompressiacutevel de Terzaghi e sua validade como um todo para os
solos residuais
- Estudos a fim de normalizar os ensaios sugeridos de perda de
massa por imersatildeo em aacutegua e expansatildeo dos solos na presenccedila de aacutegua
visando aplicabilidade aos solos residuais estruturados natildeo
reconstituiacutedos
- Medir a tensatildeo de expansatildeo provocada pelos solos durante a
imersatildeo em aacutegua
- Medir os moacutedulos de deformabilidade destes solos utilizando o
ensaio de compressatildeo diametral medindo concomitantemente pequenas
deformaccedilotildees nas condiccedilotildees submersas
- Medir a succcedilatildeo destes solos utilizando por exemplo a teacutecnica
do papel filtro Whatman nuacutemero 42
- Avaliar os efeitos da perda de aacutegua e alteraccedilotildees no teor de
umidade destes solos depois da amostragem e durante a permanecircncia na
cacircmara uacutemida comparando estes dados tambeacutem com as variaccedilotildees de
temperatura umidade e pressatildeo atmosfeacutericas diaacuterias durante o periacuteodo
de permanecircncia
- Estudar as curvas de tensotildees-deformaccedilotildees destes solos
comparando estados estruturados e desestruturados utilizando o ensaio
triaxial drenado ou outro equipamento com alta tecnologia tambeacutem
estudando os pontos de quebra das cimentaccedilotildees e as tensotildees de
cedecircncia determinando os paracircmetros de deformabilidade conforme
recomendado por Maccarini (1988)
- Viabilizar uma comparaccedilatildeo entre um solo estruturado
artificialmente como elaborou Maccarini (1988) e o solo A1 e A18 que
possuem fortes cimentaccedilotildees e tentar estabelecer relaccedilotildees entre o
202
comportamento destes solos e as classificaccedilotildees de Schmertmann e
Osterberg (1960) e com os grupos de Coop e Atkinson (1996)
- Examinar as relaccedilotildees mais profundamente entre a rocha matildee e
os solos residuais produzidos por esta assim como a determinaccedilatildeo da
denominaccedilatildeo exata das rochas envolvidas na pesquisa e tambeacutem suas
constituiccedilotildees mineraloacutegicas talvez tentando em laboratoacuterio produzir
efeitos semelhantes ao do intemperismo natural atraveacutes de um
intemperizador artificial
203
REFEREcircNCIAS
ADAMSON AW The physical chemistry of surfaces Interscience
New York 756p 1960
AIREY D W Triaxial testing of naturally cemented carbonate soil
J Geotech Eng ASCE 119(9) p1379ndash1398 1993
ALLMAN MA POULOS HG Stress-strain behaviour of an
artificially cemented calcareous soil Proceedings of Int Conf on
Calcareous Sediments Vol 2 p51-58 1988
ALONSO EE GENS A JOSA A A constitutive model for
partially satured soils Geacuteotechnique v40 n3 p405-430 1990
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
Special procedures for testing soil and rock for engineering purposes
STP 479 5 th Ed American Society for Testing and Materials 634p
1970
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
D3080-04 Standart Test Method for Direct Shear Test of soils Under
Consolidated Drained Conditions 7p1998
ASHGHARI E TOLL DG HAERI SM Triaxial behaviour of a
cemented gravelly sand Tehran alluvium Journal of Geotechnical
and Geological Engineering Kluwer Academic Publishers The
Netherlands 21(1) p1-28 2003
ASHGHARI E DG TOLL DG HAERI SMH Effect of
Cementation on the Shear Strength of Tehran Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 15(1) 65-71 University of Tehran ISSN
1016-1104 Gravelly Sand Using Triaxial Tests 18p 2004
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solo ndash Anaacutelise granulomeacutetrica Rio de Janeiro 13p 1984
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solos Anaacutelise granulomeacutetrica conjunta Rio de Janeiro13p
1984a
204
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMA TEacuteCNICAS NBR
6502 Solos e rochas Rio de Janeiro18p 1995
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6459 Solo Determinaccedilatildeo do limite de liquidez Rio de Janeiro
6p 1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6508 Gratildeos de solos que passam na peneira de 48 mm -
Determinaccedilatildeo da massa especiacutefica Rio de Janeiro 6p 1984c
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7180 Solo Determinaccedilatildeo do limite de plasticidade Rio de
Janeiro3p 1984d
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9604 Abertura de poccedilo e trincheira de inspeccedilatildeo em solo com
retirada de amostras deformadas e indeformadas Rio de Janeiro9p
1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa
consistecircncia em furos de sondagem Rio de Janeiro7p 1997
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6457 Preparaccedilatildeo para ensaios de compactaccedilatildeo e ensaios de
caracterizaccedilatildeo Rio de Janeiro1p 1986a
ATKINSON J An Introduction to Mechanics of Soils and
Foundations Though Critical State Soil Mechanics McGraw-Hill
Book Company London UK 337p 1996
ATKINSON JH BRANSBY PL The Mechanics of Soils McGraw-
Hill London 375p1978
ATKINSON J Foundations and slopes Mc-Graw-Hill London 382p
1981
ATKINSON JH EVANS JS Discussion on the measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique 35 No3 p378-
380 1982
205
ATKINSON JH RICHARDSON D STALLEBRASS SE Effect
of recent stress history on the stiffness of overconsolidated soil
Geacuteotechnique 40(4) p531540 1990
ATKINSON JH SAumlLLFORS G Experimental determination of
stress-strain-time characteristics in laboratory and in-situ tests in Deformation of soils and displacements of structures (Proc X
ECSMFE) (Ed Associazione Geo-tecnica Italiana) AA Balkema
Rotterdam 3 p915-956 1991
ATKINSON JH STALLEBRAS SE A model for recent history
and non-linearity in the stress-strain behaviour of overconsolidated
soil Proceedings of 7 th IACMAGrsquo91 Cairns p555-560 1991
ATKINSON JH COOP MR STALLEBRASS SE VIGGIANI
G Measurement of stiffness of soils and rocks in laboratory tests
Proc Of 25th Annual Coc Of Engng Geo Group Leeds British
Geology Society 1990
ATKINSON JH CHARLES JA MHACH HK Examination of
erosion resistence of clays in embankment dams Quarterly Journal of
Engineering Geology 23 p 103-108 1990
ATTERBERG A Uumlber dir Physikalische Bodenuntersuchung und
uumlber die Plasticitat der Tone Internationale Mitteilungen
Bodenkunde vol 1 p 10-43 1911
BARBETTA PA Estatiacutestica aplicada agraves Ciecircncias Sociais 3ed
Editora da UFSC Florianoacutepolis 284p 1999
BASTOS CAB Mapeamento e caracterizaccedilatildeo geomecacircnica das
unidades geoteacutecnicas de solos oriundos dos granitos gnaisses e migmaacutetitos de Porto Alegre Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash
Escola de Engenharia Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS156p
1991
BEVILAQUA FZ Estudo do comportamento geomecacircnico de solos
residuais de granito de Florianoacutepolis Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
engenharia) ndash Escola de Engenharia Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina114p 2004
206
BIGARELLA JJ LEPREVOST A BOLSANELLO A 1985
Rochas do Brasil Satildeo Paulo v01 310p 1985
BIGARELLA JJ FRANCO RR LEPREVOST A
BOLSANELLO A Minerais do Brasil 01 ed Satildeo Paulo Editora da
Univ de Satildeo PauloEdEdgar Blucher v03 426p 1972
BISHOP AW The principle of effective stress Teknisk Ukeblad
Oslo 39 p 859-863 1959
BISHOP AW The strength of soils as engineering materials
Rankine Lecture Geothechnique 16 (2) pp91-130 1966
BISHOP AW ALPAN S BLIGHT TE DONALD TB Factors
controlling the strength of parthy saturated cohesive soils
Proceedings of the ASCE Conference on Shear Strength of Coesive
Soils BoulderColorado p 503-532 1960
BISHOP AW HENKEL DJ The measurement of soil properties
in the triaxial test Editora EArnold London 227p 1957
BISHOP AW HIGTH DW The value of Poissonrsquos ratio in satured
soils and rocks stressed under undrained conditions Geacuteotechnique
v26 n3 p 369-384 1977
BISHOP AW SKEMPTON AW The measurement of the shear
strength of Soils Geacuteotechnique v1 n2 p90-108 1950
BISHOP AW KUMAPLEY NK EL RUWAYIH The influence
of pore-water tension on the strength of clay Philosophical
Transactions of the Royal Society of London A Mathematical and
Physical Science volume 278 pages 511-554 number 1286 Published
by the Royal Society 6 Carton House Terrrage London 1975
BISHOP AW WEEB DL LEWIN PI Undistarbed samples of
London clay from the Ashford Common shaft strength-effective
stress relationships Geacuteotechnique 15 No1 p 1-31 1965
BISHOP AW WESLEY LD A hydraulic triaxial apparatus for
controlled stress path testing Geacuteothechnic 25 p 657-670 1975
207
BISHOP A W Shear strength parameters for undisturbed and
remoulded soils specimens In Stress-strain behaviour of soils pp 3-
58 (edR H G Parry) London 1972
BISHOP AW The influence of an undrained change in stress on
pore pressure in porous media of low compressibility
Geacuteotechinique v23 n3 p432-442 1973
BISHOP AW The influence of system compressibility on the
observed pore pressure response to an undrained change in stress in
satured rock Geacuteotechnique v26 n2 p317-330 1976
BISHOP A W GREEN G E The influence of end restraint on the
compression strength of a cohesionless soil Geacuteotechnique 15 No 3
p243-266 1965
BJERRUM L Problems of soil mechanics and construction on soft
clays and structurally unstable soils Proc 8th International
Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol3 p
109-159 1973
BJERRUM L Engineering geology of Norwegian marine clays
Geotechnique 27 2 p 81-118 1967
BOEHL PEG Dilatocircmetro de MARCHETTI (DMT) Atualizaccedilatildeo
da revisatildeo bibliograacutefica Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre
ensaios geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 104 p 2005
BOEHL PEG Anaacutelise estatiacutestica por testes de hipoacuteteses sobre a
eficaacutecia e eficiecircncia dos dados obtidos atraveacutes dos ensaios de campo
DMT CPT amp SPT Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre ensaios
geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 85p 2005
BOEY CF CARTER JP Mechanical testing of artificial cement
carbonate soil Proc5 th Aust NZ Geomech Conf Sydnei p 145-
149 1988
BOLTON MD The strength and dilatancy of sands Geacuteotechnique
36 No1 p 65-78 1986
208
BOLTON M A Guide to Soil Mechanics Macmillan Publishers Ltd
London UK 439 p1979
BOLTON MD DASARI GR The small strain stiffness of a
carbonate stiff clayCUEDD-SOILSTR279 p 109-114 1994
BOWLES JE Physical and Geotechnical Properties of Soils MC
Graw-Hill USA 478p 1979
BOWLES JE Engineering Properties of Soils and Their
Measurement 2d ed McGraw-Hill Book Company New York 215p
1978
BRESSANI LA Experimental properties of bonded soils PhD
Thesis Imperial College of Science and Tecnology London 459p
1990
BRESSANI LA VAUGHAN PR The effect of laboratory test
technique on the measured properties of weakly bonded soil Proc12
th Int Conf Soil Mech amp FdnEngng Rio de Janeiro 1 p17-20
1989
BRITISH STANDARDS INSTITUTION Methods of test for soils civil
engineering purposes BS 1377 London 63p 1975
BRITH STANDARDS INSTITUTION Code of practice for
foundations BS 8004 London 1986
BRITSH STANDART 1881 Test for indirect tensile strength of
cylinders part 4 p23-25 1970
BURLAND JB On the compressibility and shear strength of
natural clays Geacuteotechnique v 40 n3 p329-378 1990
CARNEIRO FL Um novo meacutetodo para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo dos concretos In 3ordf Associaccedilatildeo Brasileira de
Norma Teacutecnicas ABNT Satildeo Paulo p 126-129 1943
CARNEIRO FLLB BARCELLOS A Concrete tensile strength
Int Asoc Testing Res Lab Paris Fr Bull No 13 pp 97-127 1953
209
CARUSO JUNIOR F Mapa geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina
Porto Alegre Centro de Geologia Costeira e Oceacircnica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (Notas teacutecnicas) n6 28p dez 1993
CASAGRANDE A Research on the ATTERBERG limits of soils
Public Roads 13 Washington DC p17-19 1932
CASAGRANDE A Classification and identification of soils
Trasactions ASCE Vol 113 p 901-991 1948
CASAGRANDE A The structure of clay and its importance in
foundation engineering J Boston Soc Civ Engrs Apr p168-209
1932
CASAGRANDE A CARRILHO N Shear Failure of Anisotropic
Materials Boston Soc Of Engns 31 p74-87 1944
CHEN FH Foundations on expansive soils 2ed Amsterdam
Elsevier Science Publications 463p 1988
CHIOSSSI NJ Geologia aplicada agrave engenharia Satildeo Paulo USP ndash
Grecircmio Politeacutecnico p103-110 1979
CLOUGH W SITAR N BACHUS RC Cement sands under static
loading Journal of Geotechnical Engineering 107 6 p799-817 1981
CLOUGH GW SITAR N BACHUS RC RAD NS Cemented
sands under static loading Journal of Geotech Engerg Div ASCE
107(6) p799-817 1981
CLOUGH GW KUCK WM KASALI G Silicate stabilized
sands Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1979 Vol
105 No1 p65-82 1979
COLLINS K McGOWN A The form and function of microfabric
features in a variety of natural soils Geotechnique Vol24 No2
P223-254 1974
COOP MR The mechanics of uncement carbonate sands
Geacuteotechnique 40 No4 p607-626 1990
210
COOP MR ATKINSON The mechanics of cement carbonate
sands Geacuteotechnique 43 No 1 p53-67 1993
COVOLO I PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOacuteLICA DO RIO
GRANDE DO SUL ndash PUCRS ndash ESCOLA POLITEacuteCNICA - ECV-
Apostila de resistecircncia ao cisalhamento de solos tropicais e engenharia de fundaccedilotildees 100p 1996
COSTA FILHO LMF DE CAMPOS TMP Anisotropy of a
gneissic residual soil In IX Panamerican Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering Vina Del Mar v1 p51-61
1991
CRUZ PT 100 barragens brasileiras casos histoacutericos materiais de
construccedilatildeo projeto Satildeo Paulo Oficina de textos 645p 1996
CUCCOVILLO T COOP MR Yielding and pre-failure
deformation of structure sands Geotechnique Vol47 No3 p481-
508 1997
CUCCOVILLO T COOP MR Characterising the elastic response
of very stiff coarse grained soils The Geotechnics of Hard Soils-Soft
Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol1 p 491-496 1998
DALLA ROSA F Comportamento mecacircnico de um solo cimentado
curado sob tensatildeo em ensaios triaxiais Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Porto Alegre RS-BR
104p 2006
DIAS RD Geomecacircnica dos solos lateriticos do sul do Brasil In
Coloacutequio de Solos Tropicais e Subtropicais e suas Aplicaccedilotildees em
Engenharia Civil Porto Alegre ndash RS CPGECUFRGS e CPGECUFSC
Relatoacuterio teacutecnico p96-120 1988
DIAS RD GEHLING MYY Consideraccedilotildees sobre solos porosos
tropicais Porto Alegre Escola de Engenharia da UFRGS (CT-A-
54)59p 1983
DE PK FURDAS B Discussatildeo Geotechnique 23 numero 2 p203-
218 1973
211
DELGADO A Influencia de la trayectoria de las tensiones en el
comportamiento de latildes arcillas expansivas y de los suelos
colapsables en el laboratorio y en el terreno Sevillia Universidad de
Sevillia 564p (Tese de Doutorado) 1986
DESCHAMPSO Memoacuterias da Nossa Terra e Nossa Gente Ediccedilatildeo
do autor Satildeo Pedro de Alcacircntara Santa Catarina 223p 2005
Dicionaacuterio de ciecircncias EXITUS Mirador Internacional Enciclopeacutedia
Britacircnica do Brasil ndash Satildeo Paulo 283p 1978
DOBEREINER L Geotecnia de arenitos brandos Satildeo Paulo
Associaccedilatildeo Brasileira de Geologia de Engenharia 52p (Siacutentese de tese
08) 52p 1987
DOBEREINER Let al Processos de alteraccedilatildeo em rochas argilosas
de algumas formaccedilotildees brasileiras In CBGE 6 COBRANSEG 9
SalvadorAnaisSatildeo Paulo ABGE ndash ABMS 1990v1 p145-162 1990
DONATH FA Strength variation and deformation behaviour in
anisotropic rocks Proceedings of the Inteernational Conference on the
State of Sress in the Earthrsquos Crust 281-297 EdWR Judd American
Elsevier Publishing Company New York 1964
DRUCKER DC Conventional and unconventional plastic response
and representation Applied Mechanics Reviews 41151ndash167 1988
DRUCKER DC GIBSON RE HENKEL DJ Soil mechanics and
work-hardening Theories of plasticity ldquo Transactions ASCE
Vol122 Paper No2864 p338-346 1957
DUPAS JJ PECKER A Static and dynamic properties of sand-
cement Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE 105
p419-436 1979
ESCARIO V SAacuteEZ J The shear strength of partly saturated soils
Geacuteotechnique v36 n3 p453-456 1986
FANG H CHEN WF New method for determination of tensile
strength of soil presented at 50th Annual Meeting o the Highway
Research Board held at Washington DC n345 p62-68 1971
212
FARJALLAT JES Estudos experimentais sobre desagregaccedilatildeo de
rochas basaacutelticas Satildeo Paulo Tese (Doutorado) ndash Instituto de
GeociecircnciasUSP 1971
FARJALLAT JES Relato sobre o tems (desagregabilidade de
rochas e problemas relativos agrave sua aplicabilidade) In SEMANA
PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4 1972 Satildeo Paulo Anais
Satildeo Paulo Assoc Paulista Geol Aplicada p19-54 1972
FERREIRA SRM Colapso e expansatildeo de solos naturais natildeo
saturados devidos agrave inundaccedilatildeo Rio de Janeiro Universidade Federal
do Rio de Janeiro 379p (Tese de Doutorado) 1995
FERREIRA SM FERREIRA MGVX Mudanccedilas de volume
devido agrave variaccedilatildeo do teor de aacutegua em um vertissolo no seminaacuterio de
Pernambuco R Bras Ci Solo p33779-7912009
FLINT RF Glacial and quaternary geology Wiley amp Sons New
York 892p 1971
FELLENIUS W Erdstatische Berechnungen mit Reibung und
Kohaesion (adhesion) und unter Ammahme Kreiszylindrischer Gleitflachen Ernst e Sohn Berlim 1927
FOOKES PG The geology of carbonate soils and rocks and their
engineering characterization and description Proc Int Conf
Calcareous Sediments Perth 2 p787-806 1988
FOOKES PG VAUGHAN PR 1986 A handbook of engineering
geomorfhology Surrey University Press
FREDLUND DG VANAPALLI SK Shear Strength of
unsaturated soils University of Saskatchewan Canada Lake Head
University Canadap329-361 1995
FREDLUND DG MORGENSTERN NR Stress state variables for
unsatured soils Geotechnical Engineering Division ASCE 103GT5
p447-466 1977
FREDLUND DG RAHARDJO H Soil mechanics for unsaturated
soils John Wiley and Sons INC New York 1993
213
GENS A NOVAR Conceptual bases for a constitutive model for
bonded soils and weak rocks Proc Int Symp On GeotechEngergof
Hard Soils-soft Rocks Balkema Rotterdam The Netherlands Vol1 pp
485-494 1993
GENS A Unsatured soils recent developments and applications
Shear Strength Civil Engineering European Courses Programme of
Continuing Educations Barcelona 1993
GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP WORKING
PARTY REPORT The description and classification of weathered
rocks for engineering puposes Quaterly Journal of Engineering
Geology V28 p207-242 1995
GRIM RE Clay mineralogy 2nd Ed McGraw-Hill New-York
596p 1968
GRIM RE Applied clay mineralogy McGraw-Hill New York 422p
1962
GREENWOOD JA WILLIAMSON JPB Contact of nominally
flat surfaces Proc Soc A 295 p300-319 1966
GREENWOOD JA TRIPP JH The elastic contact of rough
spheres JApplMech ASME 34 (1) 153-159 1967
GUERRA AT GUERRA AJ Novo dicionaacuterio geoloacutegico-
geomorfoloacutegico Rio de Janeiro 652pil 1977
HAERIS M SEIPHOORI A The behavior of a limy cement
gravely sand under static loading ndash case study of Tehran alluvion
EJGE VOL13 10p 2008
HAERI SM HAMIDI A The effect of cement contet of shear
behaviour of a cement gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical
Engineering 2005 Vol10 NoE pp XX Tehran 8p 2003
HAERI SM HAMIDI A ASGHARI E HOSSEINI SM TOLL
DG The mechanical behaviour of a cement gravely sand cement
with different cement types Proceedings of 57 th Canadian
Geotechnical Conference Quebec Session 3E 13-20p 2004
214
HAERI SM HOSSEINI SM TOLL DG YASROBI SS
Experimental study of the behaviour of a cement gravely sand
Geothechnical and Geological Engineering Journal Vol23 No5
pp537-560 2005b
HAERI SM YASREBI S ASGHARI E Effects of cementation on
the shear strength parameters of Tehran alluvion using large direct
shear test Proceedings 9th IAEG Congress Durban South Africa 519-
525p 2002
HAMIDI A HAERI SM Critical state concepts for a cement
gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical Engineering Vol10
NoE 1-12p 2005
HASEGAWA H IKEUTY M On the tensile strength of disturbed
soils Symposium on rheology and soil mechanics j Kravtchenko and
PM Sirieys eds Springer- Verland Berlin West Germany p405-
412 1966
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv1 Soil
classification and compaction tests A Halsted Press Book John Wiley
amp Sons 300p 1985a
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv2 Permeability
Shear Strength and Compressibility Tests A Halsted Press Book
John Wiley amp Sons 400p 1985b
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv3 Effective Stress
Tests ELE International Limited Pentech Press London UK 300p
1985c
HERTZ H J Reine und angewandte Mathematik 92 156-171 ( For
English translation see miscellaneous papers ed By Hertz H) Jones and
Schott London Macmillan 1896
HIGASHI RAR Metodologia de uso e ocupaccedilatildeo dos solos de
cidades costeiras brasileiras atraveacutes de SIG com base no comportamento geoteacutecnico e ambiental 486p tese (doutoramento em
engenharia civil) Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis
SC 2006
215
HYPOLITO R Estudo experimental de alteraccedilatildeo intempeacuterica de
diabaacutesios Satildeo Paulo Universidade de Satildeo Paulo (Tese de Doutorado)
103p 1972
HYPOLITO R VALARELLI JV Alteraccedilatildeo experimental de
diabaacutesios In SEMANA PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4
1972 Satildeo Paulo AnaisSatildeo Paulo Associaccedilatildeo Paulista de Geologia
Aplicada p103-122 1972
HOULSBY GT A study of plasticity theories and their application
to soils PhD Thesis University of Cambridge14 482p 1981
HOULSBY GT Critical State Models and Small-Strain Stiffnes
Developments in Theorical Geomechanics Procceedings of the Booker
Memorial Symposium Sydnei 16-17 November Balkema ISBN 90
58091589 p259-312 1982
HOLTZ RD KOVACS WD An Introduction to Geotechnical
Engineering Prenticel Hall Englewood Cliffs New Jersey USA
733p 1981
HUANG JT AIREY DW Properties of artificially cemented
carbonate sand ASCE J Geotech Geoenviron Eng 124(6) p492ndash
499 1998
HUANG JT AIREY DW The manufacture of cement carbonate
soils Research report R631 University of Sydney 8p 1991
HUMMES R A M Compressibilidade e resistecircncia ao
cisalhamento de rejeitos de beneficiamento de carvatildeo mineral em
equipamentos de grandes dimensotildees Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis 187p 2007
IAEG COMISSION ldquo ENGINEERING GEOLOGICAL MAPPINGrdquo
Classificaccedilatildeo of rocks and soils for engineering geology mapping
Part 1 rock and soil materials Bulletin of the International
Association of Engineering Geology Krefeld v19 p364-371 1979
216
ISMAIL MA Strength and deformation behaviour of calcite-
cemented calcareous soil PhD Thesis The University of Western
Australia (submitted) 2000
ISMAIL MA JOER HA RANDOLPH MF Sample preparation
technique for artificially cemented soils ASTM Geotechnical Testing
Journal - June 2000 Issue sandrdquo Proc Int Geological Congress
Beijing China p171-177 2000
ISMAIL M A JOER H A SIM W H RANDOLPH M F Effect
of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil J
Geotech Eng ASCE 128(6) 520ndash529 2002
ISRM Rock Characterization testing and Monitoring ndash ISRM
Suggested Methods Pergamon Press London 211p 1981
INGLES OG FRYDMAN S An examination of some methods for
strength measurement in soils Proceedings fo the forth Australian-
New Zealand Confefrence soil Mechanics and Foundation Engineering
p 213-219 1963
INGLES OG Bonding forces in soils Part3 A theory of tensile
strength for stabilized and naturally coherent soils ldquo Proceedings of
the first conference of the Australian Road Research Board VolI
p1025-1947 1962
JARDINE RJ One perspective of the prefailure deformation
characteristics of some geomaterials Proceedings of international
symposium on pre-failure deformation characteristics of geomaterials
Sapporo p151-182 Rotterdam Balkema 1985
JARDINE RJ SYMES MJ BURLAND JB The measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique v34 p 323-340
1984
JARDINE RJ POTTS DM FOURIE AB BURLAND JB
Studies of the influence of non-linear stress-strain characteristics in soil-structure interaction Geacuteotechnique 36 3 p377-396 1986
JOHNSON KL Contact mechanics Cambridge Uni Press 452p
1985
217
JUSTO JLA DELGADO A RUIZ J The influence of stress-path
in the collapse-swelling of soils at the laboratory In
INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS 5
Adelaide Proceedings p67-71 1984
KENNY TC The influence of mineralogical composition of
residual strength of natural soils Proceedings of Oslo Geotechnical
Conference on the Shear strength Properties of Natural Soils and Rocks
Vol I p 123-129 1967
KARMAKAR S SHARMA J KUSHWAHA RL Critical state
elasto-plastic constitutive models for soil failure in tillage ndash A
review Agricultural and Bioresource Engineering Department and
2Department of Civil asnd Geological Engineering University of
Saskatchewan Saskatoon Saskatchewan Canada S7N 5A9 Volume 46
2004 CANADIAN BIOSYSTEMS ENGINEERING PAG 219-223
2004
KAVVADAS M ANAGNOSTOPOULOS A A framework for the
behaviour of the cement Corint marl In INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON GEOTHECNICAL ENGINEERING OF HARD
SOILS ndash SOFT ROCKS Athens ProceedingshellipRotterdam
AABalkema v1 p577-583 1993
KRISHNAYYA AVG EISENSTEIN Z MORGENSTERN N
Behavior of compacted soil in tension Journal of the geothechnical
engineering divison GT9 ASCE p 1051-1061September 1974
KRISHNAYYA AV G EISENSTEIN Z Brazilian tensile test for
soils CANGEOTECHJVOL11 pp 632-6411974
LADE PV DUNCAN JM Elastoplastic stress-strain theory for
cohesionless soil Journal of the geotechnical engineering division
GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Geotech Engerg Div ASCE 104(12) p1449-
1465 1989
LADEIRA FL MINETTE E A quantificaccedilatildeo da alteraccedilatildeo e da
alterabilidade de rochas In CONGRESSO BRASILEIRO DE
218
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 Belo Horizonte ABGE V3
p351-3581984a
LADEIRA FL MINETTE E Iacutendices fiacutesicos de alteraccedilatildeo na
quantificaccedilatildeo de alterabilidade de rochas In CONGRESSO
BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 1984 Belo
Horizonte Anais Belo Horizonte ABGE v3 p359-366 1984b
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Saxena SK and Lastrico RM(1978) ldquoStatic
properties of lightly cemented sandrdquo Journal of Geotech Engerg Div
ASCE 104(12) p1449-1465 1989
LAFEBER F Soil structure concepts Engineering Geology Vol 1
No 4 pp261-290 1966
LAGOIA R BURLAND JB DELAGE P Pre-yield behaviour of
the Gravina calcarenite at small strains The Geotechnics of Hard
Soils-Soft Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol 2 pp 629-636
1998
LAGOIA R NOVA R A constitutive model for soft rocks In
International Symp On Geotechnical Engineering of Hard Soils ndash Soft
Rocks AthensProceedingshellipRotterdam AA Balkema 1 p625-632
1993
LAMBE WT WHITMAN RV Soil mechanics New York John
Wiley amp Sons 533p 1969
LAMBE TW Soils Testing for Engineers John Wiley amp Sons Inc
The Massachusetts Institute of Technology USA 165p1951
LAMBE TW Methods of estimating settlement Journal of
Geotechnical Engineering Division ASCE P47-71 1964
LEINZ V Guia para determinaccedilatildeo de minerais (por) Viktor Leinz e
Joatildeo Ernesto de Souza Campos 5ordf ed revista e ampliada Satildeo Paulo
Editora Nacional 61p 1974
LEME RAS Dicionaacuterio de engenharia geoteacutecnica ndash Inglecircs-
Portuguecircs Satildeo Paulo 159p 1977
219
LEROUEIL S VAUGHAN PR The general and congruent effects
of structure in natural soils and weak rocks Geacuteotechnique 40 No 3
467-488 Lubliner J Plasticity Theory MacMillan New York 1990
LEROUEIL S MAGNAN JP TAVENAS F Remblais sur argyles
molles Technique et Documentation Lavoisier Paris p1-342 1985
LIU C EVETT JB Soils and foundations 3rded Englewood Cliffs
Prentice Hall USA 465p 1992
LIU C EVETT JB Soil Properties Testing Measurement and
Evalution ndash 3rd The University of North Carolina at Charlotte ed
Prentice Hall Inc New Jersey USA 404p 1997
LORET A ALONSO EE Consolidation of unsaturated soils
including swelling and collapse behavior Geacuteotechnique v30 n4
449-447 1980
LUMB P The properties of decomposed granito Geotechnique
vol12number 3 226-243 1962
MACCARINI M Laboratory Studies of a weakly bonded artificial
soil Ph D Thesis Imperial College of Science and Technology
London UK 323p 1987
MACCARINI M TEIXEIRAVH TRICHEcircS G 1989 Bonding
properties of a residual soil derived from diabase ICSMFE Rio de
Janeiro vol1 pp525-528
MACCARINI M Ensaios triaxiais e cisalhamentos direto de um
solo residual jovem derivado de gneisse Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Pontifiacutecia
Universidade Catoacutelica do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 276p1980
MACCARINI M Algumas consideraccedilotildees sobre a mecacircnica dos solos
residuais Trabalho submetido como parte dos requisitos para
participaccedilatildeo de concurso para Professor Titular da Universidade Federal
de Santa Catarina 98p 1993
MACIEL FILHO CL Introduccedilatildeo agrave geologia de engenharia Editora
da UFSM CPRM Brasilia 1994
220
MACIEL FILHO CL Caracterizaccedilatildeo geoteacutecnica das formaccedilotildees
sedimentares de Santa Maria Rio de Janeiro Universidade Federal do
Rio de Janeiro (Dissertaccedilatildeo de Mestrado) 123p 1977
MALANDRAKI V TOLL D G Drained probing triaxial tests on a
weakly bonded artificial soil Geotechnique London 50(2) 141ndash151
2000
MARSHALL CE The physical chemistry and mineralogy of soils
Vol 1 soil materials Wiley New York 400p 1964
MATSUO S NISHIDA K Physical and chemical properties of
decomposed granite soil grains Soil and foundations Vol8 number 4
10-20 1968
MCDOWELL GR BOLTON MD Micro mechanics of elastic soil
Soils and foundations Japanese Geothechnical Society Vol 41 No6
147-152 Dec 2001
MELLO VFB Quiacutemica colloidal e algumas propriedades das
argilas Revista Politeacutecnica Ano XLVII n 160 Satildeo Paulo p31-37
1951
MELLO V FB Apreciaccedilotildees sobre a Engenharia de Solos aplicaacutevel
a solos residuais Procof the 3rd Southeast Asian Conference on Soil
Engineering Traduccedilatildeo n9 da ABGE p489-494 1973
MELLOW M HAWKES I Measurement of tensile strength by
diametral compression of discs and annuli Engineering Geology
Vol5 No3 Oct pp173-225 1971
MENEZES RS DOBEREINER L Estudo da alterabilidade de
siltito maciccedilo da Formaccedilatildeo Rio Bonito ndash Santa Catarina Solos e
Rochas Satildeo Paulo v14 (1) p41-54 1991
MENDONCcedilA MB Comportamento de solos colapsiacuteveis da regiatildeo
de Bom Jesus da Lapa ndash Bahia Dissertaccedilatildeo de Mestrado
Universidade Federal do Rio de Janeiro 270p1990
MITCHELL JK Fundamentals of soil behaviour New York USA
Ed John Wiley amp Sons 422p 1976
221
MICHELL JK SOLYMAR ZV Time-dependent strength gain in
freshly deposited or densified sand J Geotech Div AmSoc Civ
Engrs 110 GT11 1559-1576 1984
MURTHY VNS Geotechnical Engineering Principles and
Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering Marcel
Dekker Inc New York 1029p 2003
NEWMAN DA BENETT DG The effect of specimen size and
stress rate for tha brazilian test ndash A statical analyses Rock
mechanics and rock engineering vol23 pp 123-134 1990
NOGAMI JS VILLIBORDF Identificaccedilatildeo expedita dos grupos de
classificaccedilatildeo MCT para solos tropicais X Congresso Brasileiro de
Mecacircnica dos Solos e Engenharia de Fundaccedilotildees v4 Foz do Iguaccedilu
PR ABMSP1293-1300 1994
OBERT L DUVALL WI Rock Mechanics and the Design of
Structure in Rock John Wiley and Sons New York pp94-98 1967
ODA M Initial fabrics and relations to mechanical properties of
granular material Soils and foundations Vol12 No1 p17-36 1972
ODA M KONISHI J Microscopic deformation mechanics in
granular materials in simple shear Soils and Foundation v14 n4
p25-38 1974
OrsquoROURKER TD CRESPO E Geotechnical properties of
cemented volcanic soil ASCE J Geotech Eng Div 114(10) p1126ndash
1147 1988
PARCHER JV MEANS RE Physical properties of soils Charles
Merril 464p 1964
PASTORE EL Maciccedilos de solos saproliacuteticos em fundaccedilatildeo de
barragens de concreto-gravidade Tese de Doutoramento EESatildeo
CarlosSP 1992
POULOS HG The mechanics of calcareous sediments Proc 5th
Aust NZ GeomechConf Sydney p8-41 1989
222
POULOS HG DAVIS EH Elastic solutions for soil and rock
mechanics John Wiley New York 411p 1974
PRADO H Solos do Brasil gecircneses morfologia classificaccedilatildeo e
levantamento 2ed ver E ampl - Piracicaba 2001
PRIETTO P D M Estudo do comportamento mecacircnico de um solo
artificialmente cimentado Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia) ndash
Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universidade Federal do
Rio Grande do Sul Porto Alegre 150p1986
PRIETTO P D M Comportamento tensatildeo-dilatacircncia de solos
cimentadosuma abordagem teoacuterico experimental Tese (Doutorado
em Engenharia) PPGEC Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre230p 2004
PREacuteVOST JH HOumlEG K Soil mechanics and plasticity of strain
softening JOURNAL OF THE GEOTHECNICAL ENGINEERING
DIVISION 25 11157 GT3 MARCH No2 259-278 1975
PUZRIN AM BURLAND JB A logarithmic stress-strain function
for rocks and soils Geacuteotechnique 46 No 1 157-164 1996
RAIMUNDO H A Aspectos Geoteacutecnicos e Pluviomeacutetricos
Associados a Instabilidade de Encostas em Florianoacutepolis
Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash Escola de Engenharia
Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universiade Federal
de Santa Catarina 325p 2002
REIS RM Comportamento Tensatildeo-Deformaccedilatildeo de dois Horizontes
de um Solo Residual de Gnaisse Tese (Doutorado) ndash Escola de
Engenharia de Satildeo Carlos ndash Universidade de Satildeo Paulo 198p 2004
REIS RM AZEVEDO RF Anisotropic Study of Residual Soil
Based on Cubic Triaxial Test Results In XI PANAMERICAN
CONFERENCE OF SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS
ENGINEERING 1999 Foz do IguaccediluV1 P141-146
ROSCOE KH The influence of strains in soil mechanics 10th
Rankine Lecture Geotecnique London England Vol20 No2 p129-
170
223
ROSCOE KH BURLAND JB On the generalized stress-strain
behavior of Wet clay Engineering Plasticity JHeyman and FA
Leckie EdsCambridge University Press Cambridge England pp535-
609 1968
ROSCOE KH SCHOFIELD AN WROTH CP On the yielding
of soilsrdquo Geotechnique London England Vol8 No1 pp22-52 1958
ROWE P W The stress dilatancy relation for static equilibrium of
an assembly of particles in contact Proc R Sot 269A 5OG-527
1962
ROWE P W The relation between the shear strength of sands in
triaxial compression plane strain and direct shear GPotechnique 19
No 1 75-86 1969
ROWE P W Theoretical meaning and observed values of
deformation parameters for soil In Stress strain behaviour of soils
pp 143-194 (ed R H GParrv) London Foulis 1972
ROWE PW The relevance of soil fabric to site investigation
pratice Geotechnique Vol22 No2 pp 195-300 1972
ROUAINIA M WOOD M A kinematic hardening constitutive
model for natural clays with loss of structure Geotechnique 50 (2)
p153-164 2000
SALGADO R BANDINI P KARIM A Shear Strenght and
Stiffness of Silty and Sand Journal of Geothecnical and
Geoenvironmental Engineering ASCE 126(5) p451-462 May 2000
SANDRONI SS Sampling and testing of residual soils in Brazil In
sampling and testing of residual soils A Review of International
Practice Ed Brand E W and Philipson H B Scorpion Press Hong
Kong p31-50 1985
SANDRONI SS Stress relief effects in gneissic saprolitic soils 1st
Int Conf In Geom In Trop Later and Saprol Soils Vol 3 290-296
Brazil 1985
224
SANGREY DA Naturally cement sensitive soils Geacuteotechnique
v22 n1 p139-152 1972
SANTOS GT Integraccedilatildeo de informaccedilotildees pedoloacutegicas Geoloacutegicas e
Geoteacutecnicas Aplicadas ao Uso do Solo Urbano em Obras de
Engenharia Tese (Doutorado em Engenharia Civil) ndash Escola de
Engenharia Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS 209p
1997
SANTOS GIT DIAS RD Cadastro Geoteacutecnico dos Solos do
Municiacutepio de Florianoacutepolis ndash SC Inc II Congresso Brasileiro de
Cadastro Teacutecnico Multifinalitaacuterio p77-84 1996
SAXENA SK LASTRICO RM Static properties f lightly-cement
sand Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1041449-
1464 1978
SCHENCK H Theories of engineering experimentation Third
edition Hemisphere Publishing Corporation New York USA 302p
1979
SCHOFIELD AN WROTH CP Critical State Soil Mechanics
London McGraw Hill 310p 1968
SCHOFIELD PR The pf of water in soil Transactions of the 3rd
International Conference on Soil Science Oxford p37-48 1935
SCHREIMER HD Volume change of compacted highly plastic
African clay Ph D Thesis Imperial College University of London
313p 1988
SCHMERTMANN JH OSTERBERG JO An experimental study
of the development of cohesion and friction with axial strain in
satured Cohesive Soils Proc ASCE Research Conference on the Shear
Strength of Coesive Soils Bouder Colipp 643-694 1960
SCOTT CR An Introduction to soil mechanics and foundations
Applied Science Publishers Ltda 3 ed London 406p 1980
225
SEED HB WOODWARD RJ LUNDGREN R Fundamental
aspects of the ATTERBERG limits Journal Soil Mechanics and
Fondations Division ASCE Vol90 NoSM 6 pp 75-105 1964b
SHANKERNB KRISHNAVS Laboratory Studies on Shear
Strength of Expansive Clays Proc Ind Geothec Conf
Vishakhapatnam DecVol 1 p155-158 1989
SIM WH Artificially cemented calcareous soil a comparative
study Undergraduate HonoursThesis The University of Western
Australia 1999
SIMONS NE MENZIES BK Introduccedilatildeo agrave engenharia de
fundaccedilotildees Traduccedilatildeo Luciano JMoraes Jr Rio de Janeiro Editora
Interciecircncia 199p 1981
SMITH GN Elements of soil mechanics Sixth edition Oxford BSP
PROFESSIONAL BOOKS London UK528p 1990
SKEMPTON AW The pore-pressure parameters A and B
Geacuteotechnique 4 No 4 143-147 1954
SKEMPTON AW Significance of Terzaguirsquos Conference of
effective stress in from Theory to practice in soil mechanics pp 42-53
Wiley New York 1960a
SKEMPTON AW Effective stress in soils Conference and Rocksrdquo
Proceedings of Conference on Pore pressure and suction in soils
Butterworths London pp 4-16 1960b
SOARES JMD BICA AVD BRESSANILA MARTINS FB
1994 Mediccedilatildeo local de deformaccedilotildees utilizando sensores de efeito
Hall Solos e Rochas v17 n3 p183-188
SKINNER A E A note on the influence of interparticle friction on
the shearing stress of random assembly of spherical particles
Geacuteothecnique v19 p150-157 1969
SOWERS GF Engineering properties of residual soils derived from
igneous and metamorphic rocks 2nd Pan AmConf on Soils Mech
And Found EngVol I 39-62 1963
226
TARBUK EJ LUTGENS FK TASA D Earth An introduction to
Physical Geology New Jersey Prentice Hall 752p 1996
TEIXEIRA W et al Decifrando a terra Satildeo Paulo Oficina de textos
2000 Reimpressatildeo 557p 2001
TERZAGHI K The shearing resistance of satured soils Proceedings
of the 1st International Conference on Soil Mechanics Cambridge v1
p54-56 1936
TERZAGHI K Theorical soil mechanics 1 ediccedilatildeo John Wiley and
Sons New York 510p 1943
TERZAGHI K Stress conditions for the failure of saturated
concrete and rock Proc AmerSocTesting Materialsv45 p777-801
1945
TERZAGHI K PECK RB MESRI G Soil mechanics in
engineering practice 3 rd EdWilley-Interscience 659p 1996
TSCHEBOTARIOFF GP Fundaccedilotildees estruturas de arrimo e obras
de terra MC-Graw Hill do Brasil237p 1978
TSCHEBOTARIOFF GP WARD ER DE PHILLIPPE AA 1953
The tensile strength of disturbed and recompacted soils Proceedings
of Third Internacional Coference on Soil Mechanics and Foundation
Engennering International Society for Soil Mechanics and Foundation
Engineering Vol 1 pp 207-210
SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA ndash UFPR -
CURSO DE GRADUACcedilAtildeO EM GEOLOGIA -
wwwgeologiaufprbr 2008
GERSCOVICH D UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO ndash UERJ ndash FEN-PGE-CIV- Notas de aula
wwwenguerjbr~denise 2008
URIEL S Brazilian tensile test for soils DiscussionCAN
GEOTECH JVOL11 pp 540-541 1974
227
URIEL S SERRANO AA Geotechnical properties of two
collapsible soils of low bulk density at the site of two dams in
Canary Islands SpainProc 8th ICSMFE vol 22 p251-264 1973
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil Proceedings of the 3rd International
Conference on Soil Mechanics and Foundations Enginnering Zurich
V1p67-71 1953
VARGAS M Origem propriedade e natureza dos solos naturais
indeformados COPPEUFRJ 1970
VARGAS M Introduccedilatildeo agrave mecacircnica dos solos Satildeo Paulo MCGraw-
Hill do Brasil Ltda Edda Universidade de Satildeo Paulo 509p 1977
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil 3 rd ICSMFE Switzerland volI pp 84-
90 1971
VAUGHAN PR Mechanical and hydraulic properties of tropical
lateritic and saprolitic soils particutarly as related to their structure and mineral components First International Conference on
Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils Brasilia Brasil
ABMS Vol3 p231-263 1985
VAUGHAN PR Keynote paper characterising the mechanical
properties of in-situ residual soil Proceedings of the 2nd International
Conference on Geomechanics in Tropical Soils Singapore p469-487
1988
VAUGHAN PR MACCARINI M MOKHTAR SM Indexing the
engineering properties of residual soils Quart J Engng Geol 21 No
1 69-84 1988
VAUGHAN PR KWAN CW Wheathering structure and in situ
stress in residual soil Geacuteotechnique v34 n1 p 43-59 1984
VERRUIJT A Soil mechanics Delft University of technology 315p
2006
228
VERRUIJT A Off Shore soil mechanics Delft University of
technology 204p 2006
VIGGIANI G ATKINSON JH Stiffnes of fine-grained soils at very
small strains Geacuteotechnique 45 (2) 249-265 1995
WALLACE KB Structural behaviour of residual soils of the
continually wet highlands of Papua New Guine Geotecnique Vol 23
number 2 203-218 1973
WESLEY LD Geotechnical engineering in residual soils John
Wiley amp Sons Inc New Jersey USA 272p 2010
WOOD DM Soil behavior and critical state mechanics Cambridge
University Press Cambridge UK 462p 1990
WOOD D M Soils Behaviour and Critical State Soil Mechanics
Cambridge University Press Cambridge United Kingdon 462p 1990
WROTH CP HOULSBY GT Soil mechanics-property
characterisation and analysis procedures Proc 11th Conf Soil
Mech San Francisco 1 1-55 1985
ZIENKIEWICZ OC The finite element method in engnineering
science London Mc-Graw-Hill 521p 1971
ZIENKIEWICZ OC TAYLOR RL The finite element method 4th
ed London Mc-Graw-Hill 733p 1994
The mere formulation of a problem is far more often essential than its
solution which may be merely a matter of mathematical or experimental
skill
To raise new questions a new possibility to regard old problems
from a new angle requires creative imagination and marks real
advances in science
Albert Einstein 1925
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a todas as pessoas que de alguma forma
contribuiacuteram para a realizaccedilatildeo deste trabalho famiacutelia colegas e
servidores da UFSC UFRGS PUCRS e CIENTEC em geral
Em especial agrave minha famiacutelia esposa Kelly e filha Maria Nataacutelia
Mezzomo Boehl pelo amor compreensatildeo e apoio incondicional Para
meus pais Maria e Sylvio Boehl pela vida pelas incontaacuteveis ajudas
pelos exemplos passados e pelo esforccedilo realizado para minha educaccedilatildeo
Com gratidatildeo ao Professor Marciano Maccarini orientador desta
dissertaccedilatildeo pelo soacutelido conhecimento passado sobre fiacutesica dos solos e
suas aplicaccedilotildees no laboratoacuterio de mecacircnica dos solos ao longo desta
longa trajetoacuteria de mestrando e professor substituto pelas ideacuteias e
participaccedilotildees efetivas na pesquisa realizaccedilatildeo dos ensaios e
principalmente pela compreensatildeo
Agrave professora Isabel Covollo pela inicializaccedilatildeo e conceitos
fundamentais passados em mecacircnica dos solos aplicada agrave engenharia de
fundaccedilotildees A boa vontade do Professor Ivo Martorano pelo
conhecimento passado sobre mecacircnica do natildeo contiacutenuo fruto dos
inuacutemeros debates sobre o estado de tensotildees e deformaccedilotildees dos
materiais onde por sua vez nasceram ideacuteias que muito influenciaram
minha formaccedilatildeo Ao colega Doutorando Rodrigo Hummes igualmente
participante dos debates a quem devo tambeacutem agradecer pelo exemplo
e pelo produtivo conviacutevio acadecircmico Professor Paulo Cruz pelos
soacutelidos conhecimentos passados em solos e rochas principalmente
durante a realizaccedilatildeo do Curso de Especializaccedilatildeo em Barragens nesta
universidade Ao Professor Antonio Fortunato Marcon por tamanho
auxilio e apoio Ao geoacutelogo Victor Hugo Teixeira A Banca de
Professores pela boa vontade e colaboraccedilatildeo Ao engenheiro Cezar
Godoacutei pelo apoio nos ensaios de laboratoacuterio Aacute Saacutevio Vieira pela
colaboraccedilatildeo no levantamento dos dados topograacuteficos Em especial a boa
vontade e incontaacuteveis ajudas da secretaacuteria geral Marinea Vieira sem a
qual natildeo seria possiacutevel a realizaccedilatildeo do trabalho e principalmente agrave
Professora Janaiacutede Cavalcanti por acreditar que era possiacutevel e a todos
os funcionaacuterios do PPGEC em geral Aos moradores do Municiacutepio de
Satildeo Pedro de Alcacircntara pelo acolhimento em especial agrave Secretaria de
Educaccedilatildeo e Cultura em nome de Rosacircngela Laurentino pelo apoio
material
Por fim agradeccedilo ao meu paiacutes Brasil e CAPES pelas bolsas de
estudo cientiacutefico e apoio financeiro concedidas para realizaccedilatildeo da
pesquisa
RESUMO
BOEHL PEG Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades
geoteacutecnicas de solos estruturados derivados de granito da grande
Florianoacutepolis Florianoacutepolis 2011 PPGECUFSC
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geo-mecacircnico de alguns solos naturalmente
estruturados devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Estes solos satildeo de
origem residual oriundos de rocha matildee do clatilde graniacutetico (granito)
comuns na regiatildeo da grande Florianoacutepolis O objetivo principal do
trabalho eacute estudar o comportamento geo-mecacircnico das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas utilizando para isso o ensaio de compressatildeo diametral
(Brazilian test) A campanha laboratorial de ensaios envolveu 27 amostras
naturalmente estruturadas da regiatildeo da Grande Florianoacutepolis com
valores de iacutendice de plasticidade variando na faixa de 0 a 54
Inicialmente mediu-se a perda de massa do solo por imersatildeo em aacutegua
para se conhecer melhor a natureza das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas aleacutem
da caracterizaccedilatildeo dos mesmos Das 27 amostras iniciais apenas 7
permaneceram com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que
permaneceram intactas mediu-se a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes-
inundadas e naturais (6 amostras) Para se medir o valor dos paracircmetros
de resistecircncia ao cisalhamento realizaram-se ensaios de cisalhamento
direto em amostras indeformadas (7 amostras) nas condiccedilotildees inundadas
em dois planos ortogonais entre si concomitantemente analisando a
anisotropia e heterogeneidade Para complementar realizou-se
expansotildees nos solos submetendo o arcabouccedilo soacutelido a presenccedila de
aacutegua nos mesmos planos submetidos ao cisalhamento em amostras
estruturadas e desestruturadas
Foram identificados alguns fatores que alteram as cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas como os desconfinamentos amostragem e o
intemperismo Existem fortes indiacutecios de o intercepto coesivo (448 a
208 kPa) ser anisotroacutepico e maior na direccedilatildeo vertical Diminuir
enquanto as expansotildees aumentam Crescer conjuntamente com o teor de
umidade natural e ser vinculado agrave diferenccedila entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo
natural e apoacutes inundaccedilatildeo O acircngulo de atrito (266 a 416ordm) apresenta-se
com comportamento isotroacutepico dependente do iacutendice de vazios e da
fraccedilatildeo areia A resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28kPa) possui afinidade com o
intercepto coesivo aumentando conjuntamente com o mesmo A
tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios As expansotildees apresentam-se maiores e mais lentas
na direccedilatildeo horizontal do que na vertical sendo que as estruturadas satildeo
bem menores do que as desestruturadas
As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees satildeo maiores na direccedilatildeo vertical do que na horizontal
portanto satildeo mais preservadas proporcionando estruturaccedilatildeo do
arcabouccedilo soacutelido neta direccedilatildeo Apesar do aspecto taacutectil-visual
heterogecircneo dos solos em estudo estes se apresentaram com
comportamento bem mais isotroacutepico do que se esperava
Palavra-chave solos residuais e cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
resistecircncia ao cisalhamento e resistecircncia agrave traccedilatildeo anisotropia e
heterogeneidade
ABSTRACT
BOEHL PEG Some observations on the geotechnical properties of
soils derived from structured granite of Florianoacutepolis Florianoacutepolis
2011 PPGEC UFSC
This paper presents some considerations on the geo-mechanical
behavior of some naturally structured soils due to cementations between
particles These soils are of residual origin coming from the clan
granitic bedrock (granite) common in the region of Florianopolis The
main objective of the work is to study the behavior of the geo-
mechanical cementations between particles making use of the diametral
compression test (Brazilian test)
The campaign laboratory involved 27 test samples of naturally
structured region of Florianoacutepolis with values of plasticity index
varying in the range 0 to 54 Initially we measured the mass loss from
the soil by water immersion to better understand the nature of links
between the particles and characterizing them Of the 27 initial samples
only seven (7) remained unchanged with the solid framework after the
loss of mass by immersion in water (PMI) For these samples that
remained intact was measured traction indirect post-flooded conditions
and natural (6 samples) To measure the value of shear strength
parameters were carried out direct shear tests on soil samples structured
(7 samples) in flooded conditions in two planes orthogonal to each
other simultaneously analyzing the anisotropy and heterogeneity To
complement expansions took place in soils by subjecting solid
framework the presence of water in the plans submitted to shear samples
instructured and unstructured
We identified some factors that change the cementations between
particles such as unconfined sampling and weathering There are strong
indications that the cohesive intercept (448 to 208 kPa) is anisotropic
and larger in the vertical direction Decrease while the expansions
increase Growing together with the natural moisture content and be
linked to the difference between the tensile and after natural flooding
The friction angle (from 266 to 416 deg) appears with isotropic behavior
dependent on the void ratio and sand fraction The tensile strength (2 to
28kPa) has an affinity with the cohesive intercept increasing along with
it The trend is tensile strength decrease with the increase in void ratio
The expansions are presented larger and slower in the horizontal
direction than vertical and the structures are much smaller than the
unstructured
The observations demonstrate the existence of evidence that
cementations are larger in the vertical direction than horizontally so
they are better preserved providing the framework structure solid
Although the tactile-visual aspect of heterogeneous soils under study
they presented with much more isotropic behavior than expected
Keyword residual soils and cementations between particles shear
strength and tensile strength anisotropy and heterogeneity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)33
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)36
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)36
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana Fonte Adaptado de
Atkinson (1996)38
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos
residuais38
Figura 6 - O tipo e a intensidade do intemperismo Fonte Teixeira et al
(2001)41
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios Fonte Teixeira et al (2001)42
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)43
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)47
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel de solos tropicais Fonte Cruz (1996)50
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)52
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)53
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III Fonte Maccarini
(1987)55
Figura 14 - Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini
(1992)56
Figura 15 - Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)59
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira
(2009)60
Figura17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento63
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)65
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilotildees devidas agrave
calcita em (b) devidas agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)66
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)67
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974) 68
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Cruz
(1996)69
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura Fonte
Adaptado de Collins e MCGown (1974)70
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilotildees
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)71
Figura 25 - Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1977) Maccarini (1993) e Reis (2007)72
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees Fonte Atkinson
(1991)73
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Maccarini (1992)74
Figura 28ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a pressatildeo
no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua Fonte Cruz (1996)78
Figura 29 ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Fredlund e Rahardjo (1993)79
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)80
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturadas
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios (σrsquoe) Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)84
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson (1993) a)
Trajetoacuteria de tensotildees b) Espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo Fonte Coop e
Atkinson (1993)85
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz
(1996)90
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA93
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9
(direita)94
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira Fonte Atkinson
(1996)95
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)97
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptado do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)98
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)99
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)100
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)101
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)102
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005) 102
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr) 103
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal104
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C105
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C105
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos
aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados107
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C107
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24109
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os solos
A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios pela
massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20110
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19111
Figura 53 ndash Foto Solo A9112
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao solo A2
sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo de Satildeo
Pedro de Alcacircntara vista lateral113
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central113
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda114
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal114
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3 A14 e
semelhantes ao entorno da rocha matildee115
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9 (esquerda)116
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)117
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)118
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura119
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito e grande quantidade de materiais
granulares121
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva122
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe123
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1124
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma matriz
granular grosseira e riacutegida 125
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda126
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da estrutura de
contenccedilatildeo127
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 pertencente ao horizonte
B coberto por lona preta na Figura 69127
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7 A15 pertencentes
ao horizonte C128
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee128
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita 129
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental131
Figura 75 - Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)133
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada (A1SPA)
e a direita rejeitada (A3SPA)136
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas137
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo (esquerda) e
lateral (direita)137
Figura 79 - Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)139
Figura 80 ndash Expansatildeo dos solos estruturados nas condiccedilotildees naturais e
estruturadas visatildeo geral141
Figura 81 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 80142
Figura 82 ndash Expansatildeo dos solos reconstituiacutedos agraves condiccedilotildees naturais
(desestruturadas) visatildeo geral143
Figura 83 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 82144
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990 146
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados horizontal e
vertical e das expansotildees147
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 100 ndash Curvas tensotildees-deformaccedilotildees para os solos estudados
obtidas no ensaio de cisalhamento direto156
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo
diametral157
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio brasileiro
(brazilian test)159
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)160
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A1 A11 A21 e A22)161
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior161
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo162
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A20 A1 e A2)162
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista superior163
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral163
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra
A11164
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas164
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista lateral
(A18)165
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais165
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)166
Figura 115 ndash Corpo de prova A11166
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da amostra
A20 vista de topo167
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do corpo
de prova vista lateral (A20)167
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de planos de
fraqueza (A20)168
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada168
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21
A22)169
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral169
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)170
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural174
Figura 124 - Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)175
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural 175
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto176
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 177
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 179
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural 180
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 181
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural 182
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 183
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 184
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto 185
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 186
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia187
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos190
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas191
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais192
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais193
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees193
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados194
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)195
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)35
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)52
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)54
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)75
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)76
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)76
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)81
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)82
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)87
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho De Campos (1991)87
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)88
Tabela 12 - Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)88
Tabela 13 - Siacutentese dos resultados obtidos comparando as propriedades
da massa de solo com um plano de fraqueza composto por material
argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)89
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)138
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas148
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas149
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas150
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas151
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas152
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas153
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas154
Tabela 22 ndash Tabela siacutentese com os valores de resistecircncia agrave traccedilatildeo para
os solos selecionados e ensaiados171
Tabela 23 ndash Tabela siacutentese dos resultados Em azul (acima) estatildeo as
amostras selecionadas173
LISTA DE SIacuteMBOLOS
Alfabeto latino
Ar ndash Grau de aeraccedilatildeo
c ch cv ndash Intercepto coesivo interceptos coesivos horizontal e
verticalkPa
crsquo ccim csuc ndash Parcela do intercepto coesivo efetiva parcela do
intercepto coesivo devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas parcela do
intercepto coesivo devido agraves tensotildees capilares kPa
fct ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta kPa
fctf ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo kPa
˚C ndash Graus Celsius graus
P N C ndash Carga carregamento vertical ou perpendicular ao plano
cisalhadokgf ou kN
s ndash Segundos s
cm cmsup2 ndash centiacutemetros centiacutemetros cuacutebicos cm
D ndash Diacircmetro cm
e ei enat ndash Iacutendice de vazios iacutendice de vazios inicial e
naturaladimensional
exp e eh ev - Expansotildees expansotildees horizontais expansotildees verticais
est ndash Estado estruturado
L ndash Comprimentocm ou m
LL ndash Limite de liquidez
LP ndash Limite de plasticidade
qrsquo - Tensatildeo desviadora kPa
prsquo - Tensatildeo normal meacutedia kPa
H ndash Altura cm ou m
IP ndash Iacutendice de plasticidade
Sr ndash Grau de saturaccedilatildeo
u ndash Tensatildeo neutra ou poro-pressatildeo kPa
uandash Tensatildeo no ar kPa
uw ndash Tensatildeo na aacutegua kPa
War uu - Matriz de succcedilatildeo kPa
w wi wnatndash Teor de umidade teor de umidade inicial e teor de
umidade natural
Vi ndash Volume inicial cmsup3
Rsup2 - Coeficiente de determinaccedilatildeo adimensional
Coef Pearsen CPearson ndash Coeficiente de Pearsonhelliphellipadimensional
Alfabeto grego
ε ndash Deformaccedilatildeo
εa εv ndash Deformaccedilatildeo axial
εr εr ndash Deformaccedilatildeo radial
ΔHr ndash Deformaccedilatildeo horizontal no instante (durante) da ruptura
ΔVr ndash Deformaccedilatildeo vertical no instante (durante) da ruptura
ΔV ndash Variaccedilatildeo de volume
Δvvmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo vertical
Δvhmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo horizontal
Δt ndash Variaccedilatildeo de tempos
Δtmaacutex ndash Tempo decorrido no instante da expansatildeo maacuteximos
oslash - Acircngulo de atrito internograus
oslashh oslashvndash Acircngulo de atrito interno acircngulos de atrito interno horizontal e
verticalgraus
oslashrsquo oslashcr oslashcv ndash Acircngulo de atrito interno efetivo acircngulos de atrito interno
criacuteticosgraus B - Razatildeo de incremento da resistecircncia ao cisalhamento devido agrave
succcedilatildeograus
γ ndash Peso especiacutefico deformaccedilatildeo cisalhantekNmsup3
γnat ndash Peso especiacutefico naturalkNmsup3
γrsquo γsatndash Peso especiacutefico efetivo e peso especiacutefico saturadokNmsup3
γs ndash Peso especiacutefico secokNmsup3
γg ndash Peso especiacutefico das partiacuteculas ou dos gratildeoskNmsup3
δ ndash Densidade densidade das partiacuteculas ou dos gratildeoshellipadimensional
σtRt ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo kPa
σti σtapi Rti ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadas ou apoacutes
inundaccedilatildeo kPa
σtsat ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees saturadas kPa
σtnat σtntildesatRtnat - Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturaiskPa
Δσt ΔRt ndash Diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturais
e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadaskPa
σ ndash Tensatildeo tensatildeo totalkPa
σrsquo ndash Tensatildeo efetivakPa
σ1 σ2 σ3 ndash Tensatildeo normal principal maior intermediaacuteria e
menorkPa
σn σN ndash Tensatildeo normal resistecircncia agrave compressatildeo simples resistecircncia
uniaxialkPa
σr ndash Tensatildeo normal agrave superfiacutecie cisalhada no instante (durante) da
rupturakPa
cf ndash Resistecircncia agrave compressatildeo simpleskPa - Tensatildeo cisalhante resistecircncia ao cisalhamentokPa
R - Tensatildeo cisalhante no instante (durante) da rupturakPa
Ψ - Acircngulo de dilataccedilatildeograus
λ ndash Paracircmetro de Bishop adimensional
LISTA DE ABREVIATURAS
Siglas e Acrocircnimos
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
PMI ndash Ensaio de perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada
PUCRS ndash Pontifiacutecia Universidade Catoacutelica do Rio Grande do Sul
LMS ndash Laboratoacuterio de mecacircnica dos solos
UFRGS ndash Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSC ndash Universidade Federal do Estado de Santa Catarina
USP ndash Universidade de Satildeo Paulo
PPGEC - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
CAPES ndash Coordenaccedilatildeo de Aperfeiccediloamento do Pessoal de Niacutevel
Superior
CNPQ ndash Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnoloacutegico
Termos teacutecnicos
Alfabeto Latino dest ndash Estado desestruturado
g - Gramas
kPa ndash kiloPascais
kN - kiloNewtons
maacutex ndash Refere-se ao valor maacuteximo de alguma variaacutevel
min ndash Refere-se ao valor miacutenimo de alguma variaacutevel
m msup2 msup3 ndash metros metros quadrados metros cuacutebicos
mm mmsup3 ndash miliacutemetros miliacutemetros cuacutebicos
psi ndash libras forccedila por polegada quadrada
r R ndash Refere alguma variaacutevel ao instante de ruptura
v ndash Plano vertical
h ndash Plano horizontal
x y z ndash Coordenadas cartesianas espaciais
Alfabeto grego
Δ ndash Variaccedilatildeo infinitesimal qualquer diferenccedila entre variaacuteveis ou
grandezas
LISTA DE EQUACcedilOtildeES
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2) Fonte
Terzaghi Peck Mesri (1996)78
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4) Fonte Bishop
Alpan Blight Donald (1960))79
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta157
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO31
11 Apresentaccedilatildeo31
12 Justificativa32
13 Objetivos33
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo34
2 REVISAtildeO DE LITERATURA35
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos35
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo
atmosfeacuterico40
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados
por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas51
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos51
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados57
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes
cimentantes e as associaccedilotildees entre partiacuteculas61
233 O comportamento geomecacircnico73
234 A anisotropia e a heterogeneidade86
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL91 31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem91
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)94
33 Os Materiais utilizados na pesquisa96
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geoclimaacuteticas das regiotildees
em estudo96
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara -SPA)100
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1106
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18107
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25108
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21109
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8
A9 A16 A17 A19 e A27110
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e
A14114
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10116
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11117
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22118
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)119
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto
SC401)120
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto
SC401)124
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)126
34 Meacutetodo experimental130
4 ENSAIOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS RESULTADOS134
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg134
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)135
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada138
44 Ensaio de cisalhamento direto145
45 Ensaio de compressatildeo diametral157
5 ANAacuteLISE DOS RESULTADOS172 51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos174
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e
horizontal com as outras variaacuteveis obtidas176
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
vertical e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas185
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis
obtidas187
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas194
6 CONCLUSOtildeES197
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS201
REFEREcircNCIAShellip203
31
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Apresentaccedilatildeo
O modelo proposto por Karl Terzaghi para a fiacutesica dos solos
saturados a partir da publicaccedilatildeo de ldquoErdbaumechanik auf
Bodenfhysikalischer Grundlagerdquo (1925) se desenvolveu grandemente
para os solos sedimentares compactados e reconstituiacutedos
principalmente devido agrave concentraccedilatildeo dos grandes centros de pesquisa
no hemisfeacuterio norte onde os solos sedimentares satildeo mais comuns Por
outro lado muito pouco para os solos residuais estruturados pela
presenccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito comuns no hemisfeacuterio
sul menos desenvolvido tecnologicamente Vargas (1953)
pioneiramente destacou que os solos estruturados possuiacuteam um
comportamento diferenciado dos solos sedimentares relacionado agrave sua
formaccedilatildeo e estrutura
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geomecacircnico de alguns solos naturalmente estruturados
residuais oriundos de rocha do clatilde graniacutetico (granito) Para isto
realizou-se uma campanha de ensaios laboratoriais com amostras
indeformadas naturalmente estruturadas perfazendo um total de 27
amostras Buscou-se medir e avaliar o efeito das cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas sobre a estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e sobre os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento concomitantemente
pesquisar a anisotropia e a heterogeneidade existentes nestes tipos de
mantos residuais objetivando correlacionar estas variaacuteveis entre si
Para tal realizaram-se ensaios de cisalhamento direto compressatildeo
diametral expansotildees e perda de massa por imersatildeo em aacutegua aleacutem da
caracterizaccedilatildeo Das 27 amostras iniciais apenas 7 permaneceram com o
arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da Perda de Massa por
Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que permaneceram intactas
realizaram-se ensaios mecacircnicos compressatildeo diametral (6 amostras)
para medir a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes inundadas e naturais
cisalhamento direto (7 amostras) com amostra inundada para medir os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
32
12 Justificativa
Frequentemente nas regiotildees ao longo da Serra Geral e por toda a
regiatildeo meridional litoracircnea que se inicia no Rio Grande do Sul
passando por Santa Catarina Paranaacute Satildeo Paulo Rio de Janeiro
estendendo-se ateacute o estado do Espiacuterito Santo observam-se taludes e
encostas naturais de solos residuais de granito com alturas
consideravelmente excessivas (gt15m) mas que se manteacutem estaacuteveis
Estes solos quando utilizados geotecnicamente apresentam boas
condiccedilotildees de resistecircncia mecacircnica mas natildeo se comportam bem com a
presenccedila da aacutegua apresentando instabilidades quando submetidos a
grandes chuvas como ocorrido na regiatildeo em dezembro de 1995 1996 e
no draacutestico mecircs de novembro de 2008
Observa-se uma visiacutevel melhoria da resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e da rigidez destes materiais Esta melhoria na
estabilidade destes solos eacute atribuiacuteda aos agentes cimentantes entre as
partiacuteculas que estruturam estes solos melhorando as suas propriedades
mecacircnicas
Atualmente jaacute se conhece muito sobre a formaccedilatildeo e geologia
destes solos poreacutem duacutevidas ainda existem sobre como reagiraacute um solo
residual estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas em termos de
deformaccedilatildeo e resistecircncia ao cisalhamento e como seraacute a estabilidade de
seu arcabouccedilo soacutelido com a presenccedila da aacutegua
Apesar dos solos residuais serem menos problemaacuteticos e ainda
que o criteacuterio de ruptura usual para solos sedimentares o criteacuterio de
Mohr-Coulomb adapte-se perfeitamente bem a estes ainda assim
existem carecircncias de meacutetodos que correlacionem agraves propriedades
mecacircnicas com suas particularidades consequentes da estruturaccedilatildeo
ocasionada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e aspectos geoloacutegicos
como a porosidade inicial Sendo as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas um
dos principais agentes que governam o comportamento mecacircnico dos
solos cimentados entatildeo eacute razoaacutevel supor que os modelos e mecanismos
utilizados para os solos sedimentares natildeo sejam suficientes para prever
o comportamento dos solos residuais
Neste sentido esta pesquisa se justifica pois aleacutem destas
diferenccedilas aqui citadas entre os solos sedimentares e residuais soma-se
a isto uma carecircncia em anaacutelises e pesquisas sobre solos residuais aleacutem
de sua grande importacircncia atual como material de construccedilatildeo devido ao
avanccedilo das regiotildees metropolitanas sobre regiotildees de formaccedilatildeo graniacutetica
33
Uma siacutentese da crescente importacircncia de tais solos estaacute ilustrada
na Figura 1
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)
13 Objetivos
Este trabalho tem por objetivo principal determinar a resistecircncia agrave
traccedilatildeo indireta (σt) utilizando o ensaio de compressatildeo diametral
(BRAZILIAN TEST) em amostras indeformadas representativas de
uma ampla faixa de iacutendice de plasticidade (IP) variando de natildeo plaacutestico
ateacute um valor igual a 54 e sua relaccedilatildeo com as propriedades geoteacutecnicas
dos solos residuais pesquisados principalmente com os paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento e as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Objetiva-se especificamente
- Avaliar a estabilidade do arcabouccedilo soacutelido do solo mediante a
realizaccedilatildeo do ensaio natildeo padronizado de Perda de Massa por Imersatildeo do
Solo em aacutegua destilada (PMI)
- Avaliar as variaccedilotildees volumeacutetricas do solo estruturado na presenccedila da
aacutegua realizando para tal o Ensaio de Expansatildeo do Solo em presenccedila da aacutegua destilada
- Identificar comportamentos anisotroacutepicos e heterogecircneos nas
propriedades dos solos pesquisados analisando conjuntamente os
34
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento utilizando o ensaio de
cisalhamento direto
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo
A dissertaccedilatildeo estaacute dividida em seis capiacutetulos organizada da
seguinte maneira
Capitulo 1 ndash Introduccedilatildeo neste capiacutetulo eacute apresentada uma
introduccedilatildeo ao trabalho suas justificativas e os objetivos a serem
alcanccedilados
Capitulo 2 ndash Revisatildeo de Literatura Apresentam-se os conceitos
e os embasamentos teoacutericos fundamentais para os solos residuais
estruturados Estes conceitos satildeo relatados sucintamente segundo uma
extensa revisatildeo bibliograacutefica segundo as principais pesquisas e
conclusotildees realizadas sobre o estado da arte ateacute o momento relacionada
sempre aos paracircmetros mecacircnicos e hidraacuteulicos dos solos residuais e
estruturados comparados aos solos sedimentares com ecircnfase em
especial ao comportamento estruturado ou naturalmente cimentado
Capitulo 3 ndash Materiais Observaccedilotildees Realizadas e Meacutetodo
Experimental Relata-se o programa experimental os materiais
utilizados a regiatildeo de onde estes foram coletados os criteacuterios adotados
e as observaccedilotildees realizadas
Capiacutetulo 4 ndash Ensaios realizados e Apresentaccedilatildeo dos Resultados
Descrevem-se os ensaios e apresentam-se os resultados obtidos
Capiacutetulo 5 ndash Anaacutelise dos Resultados Realiza-se uma anaacutelise
graacutefica e interpretativa das variaacuteveis obtidas com os ensaios realizados
segundo o aspecto do objetivo a ser alcanccedilado
Capitulo 6 ndash Conclusotildees Descrevem-se as conclusotildees realizadas
durante a anaacutelise dos resultados tentando delinear hipoacuteteses a respeito
destas visando principalmente agrave estruturaccedilatildeo dos solos
Capitulo 7 ndash Sugestotildees para trabalhos futuros De forma breve
traccedilam-se algumas recomendaccedilotildees para futuras pesquisas
35
2 REVISAtildeO DE LITERATURA
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos
A terra ao longo dos seus 45 bilhotildees de anos caracteriza-se por
um complexo ciclo geoloacutegico que apesar de todo o avanccedilo cientiacutefico de
nossos tempos ainda natildeo eacute bem conhecido Muitas vezes estes avanccedilos
parecem trazer mais perguntas do que respostas Pelo que se sabe o
manto terrestre subdivide-se em crosta oceacircnica e continental com
densidade temperatura e pressotildees crescentes da superfiacutecie para o
interior Com raio meacutedio de 8000 km sendo subdividida em nuacutecleo e
manto quimicamente formada por 47 oxigecircnio (O) 28 siliacutecio (Si)
5 ferro (Fe) 20 entre metais alcalinos e outros materiais Ilustra-se
com a Tabela 1 a composiccedilatildeo mineraloacutegica meacutedia de granitos da regiatildeo
sul do Brasil
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)
A terra eacute constantemente retrabalhada (Figura 2) pela accedilatildeo
conjunta entre a atmosfera hidrosfera e biosfera tendo como agentes
principais a accedilatildeo conjunta ocasionada pelo intemperismo atmosfeacuterico
vulcanismo movimentos de placas magnetismo diagecircnese efeitos
estes governados pela lei da isostasia global (Figuras 2 e 3) Somam-se
a isto as radiaccedilotildees quedas de corpos celestes e grandes mudanccedilas dos
niacuteveis oceacircnicos e climaacuteticos aleacutem da accedilatildeo humana (GUERRA
GUERRA 1997)
36
Acredita-se que as primeiras rochas provavelmente tenham se originado
de vulcanismos iacutegneas (Figura 2) pertencentes ao clatilde graniacutetico As
diferenciaccedilotildees entre as rochas se datildeo exatamente pela natureza quiacutemica
do magma que tenderaacute a ser aacutecido ou baacutesico devido agraves condiccedilotildees do
meio fiacutesico a que o magma eacute submetido quando liberado intrusivo ou
extrusivo consequentemente pelos posteriores processos de alteraccedilatildeo
atmosfeacuterica sedimentaccedilatildeo e metamorfismo que iratildeo atuar nessa massa
rochosa durante sua vida geoloacutegica (BIGARELLA LEPREVOST
BOLSANELLO 1985)
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)
37
A crosta continental (terrestre) com densidade meacutedia de 275
gcm3 de uma forma geral divide-se em uma camada basaacuteltico-
metamoacuterfica interna coberta por uma camada graniacutetico-metamoacuterfica
mais a superfiacutecie associadas agraves rochas sedimentares que por sua vez
satildeo recobertas por material decomposto de origem sedimentar ou
residual de interesse geoteacutecnico Estas massas sofrem accedilatildeo dos
processos de pedogecircnese sedimentaccedilatildeo e metamorfismo
constantemente conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 Tambeacutem eacute muito
comum que a camada basaacuteltica continental aflore na superfiacutecie sem a
presenccedila do granito como ocorre no planalto sul-americano de
formaccedilatildeo mesozoacuteica A crosta oceacircnica eacute bem menos complexa sendo
coberta por sedimentos sobre um assoalho basaacuteltico metamoacuterfico
apresentando composiccedilatildeo mineraloacutegica mais uniforme e estrutura
disposta em camadas enquanto que a composiccedilatildeo quiacutemico-mineraloacutegica
da crosta continental eacute muito mais variada estruturada e complexa
(TEIXEIRA et al 2001 )
As rochas conjuntamente com os solos que satildeo o produto da
accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico sobre estas constituem a crosta
terrestre Esta interaccedilatildeo pode ser observada simultaneamente nas
Figuras 2 e 3 (MACIEL FILHO 1994)
A definiccedilatildeo de solos depende do ponto de vista e do interesse
portanto possui sentido amplo Para o engenheiro civil e muitas vezes
para o geoacutelogo se define os solos como o produto remoto ou imediato
da alteraccedilatildeo das rochas portanto da accedilatildeo conjunta da decomposiccedilatildeo
quiacutemica e da desintegraccedilatildeo fiacutesica causada pelos agentes fiacutesico-
quiacutemicos geoloacutegicos e bioloacutegicos de alteraccedilatildeo e transporte
atmosfeacutericos consequentemente do remanejo e da organizaccedilatildeo das
camadas superiores da crosta terrestre e por fim da accedilatildeo do homem
Poderatildeo ser naturais ou artificiais Os solos podem ser escavados com o
uso de paacute picareta ou escavadeiras natildeo sendo necessaacuterio portanto o uso
de explosivos Segundo Terzaghi Peck e Mesri (1996) o solo eacute um
agregado natural de partiacuteculas minerais que pode ser separado por meios
suaves tais como agitaccedilatildeo em aacutegua Rocha ao contraacuterio eacute um agregado
de minerais ligados por fortes e permanentes forccedilas que em geral para
ser desagregado eacute necessaacuterio o uso de ferramentas especiais e
explosivos Rocha eacute o material resultante da associaccedilatildeo heterogecircnea de
minerais que por diferentes motivos geoclimaacuteticos acabam ficando
intimamente unidos constituiacutedos principalmente de bioacutexido de siliacutecio
(SiO2) na forma mineraloacutegica de quartzo e feldspato Para Dobereiner
(1987 1990) a rocha eacute o material que possui resistecircncia agrave compressatildeo
simples maior do que 15 MPa incluindo as rochas satildes brandas e
38
alteraccedilotildees de rochas e os solos os materiais que possuem resistecircncia agrave
compressatildeo simples menor do que 15 MPa incluindo os solos
extremamente duros e compactos O solo eacute constituiacutedo por um sistema
trifaacutesico como ilustrado na Figura 5 subdividido em partiacuteculas soacutelidas
(S) fluido constituiacutedo por aacutegua e ar (A) portanto eacute um sistema
particulado e o estudo de seu comportamento pertence aos domiacutenios da
mecacircnica do natildeo contiacutenuo ilustrado na Figura 4 (LAMBE
WHITMANN 1969) Fredlund e Morgenstern (1977) sobre o ponto de
vista natildeo saturado consideram os solos como um sistema de quatro
fases constituiacutedo por ar aacutegua partiacuteculas e interface ar-aacutegua Na Figura
5 ilustra-se o arcabouccedilo soacutelido hipoteacutetico de um solo residual
estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana
Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
As partiacuteculas soacutelidas poderatildeo ser macroscoacutepicas ou
microscoacutepicas Quando em contato formam o arcabouccedilo soacutelido Ao seu
redor existem os vazios intersticiais que poderatildeo estar preenchidos
totalmente ou parcialmente por aacutegua e ar
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos residuais
39
Nos vazios entre as partiacuteculas poderatildeo ainda existir substacircncias ali
depositadas que agregam as partiacuteculas proporcionando uma
estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido estas abstraccedilotildees podem ser
visualizadas na Figura 5 Para a formulaccedilatildeo da hipoacutetese da Figura 5
partiu-se de estudos como Wallace (1973) De e Furdas (1973) Collins
e MCGown (1974) Holtz e Kovacs (1981) e Maccarini ( 1987 1989)
O problema geoteacutecnico dos solos resume-se no controle das
seguintes variaacuteveis mecacircnicas Resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e Hidraacuteulica A natureza das partiacuteculas e a
permeabilidade dos solos governam o comportamento da aacutegua de seus
vazios (LAMBE WHITMANN 1969) Sempre que se estabeleccedila um
fluxo de aacutegua ou de ar o estado inicial do solo se modifica (CRUZ
1996)
Faz-se uma breve revisatildeo conceitual sobre o comportamento
geral dos solos sedimentares (sedimentary framework)
Os solos sobre o ponto de vista teoacuterico e claacutessico de Terzaghi
(1943) segundo o conceito de matriz dominante de origem sedimentar e
estado saturado satildeo subdivididos em areias ou argilas puras As areias
puras satildeo os materiais em que as propriedades geomecacircnicas dependem
do atrito interno arranjo espacial entrosamento e rolamento entre
partiacuteculas se comportando fisicamente sobre condiccedilotildees drenadas e
deformaccedilotildees elaacutesticas independentes do tempo (ROWE 1962 1969
1972 BOLTON 1979 1986 ODA KONISHI 1974) As argilas puras
caracterizam-se em possuir aacutegua aderida as partiacuteculas que gera por sua
vez uma coesividade argilo-mineral entre partiacuteculas originada por
forccedilas fiacutesico-quiacutemicas provenientes do campo de atratividade e repulsatildeo
coloidal Estas mecanicamente apresentam-se sob condiccedilotildees natildeo
drenadas e deformaccedilotildees plaacutesticas dependentes do tempo (ROSCOE
SCHOFIELD WHOTH 1958 GRIM 1968 PREacuteVOST HOumlEG 1975
BURLAND 1990) Os modelos de comportamento mecacircnico destes
solos satildeo distintos O modelo para as argilas tem como mecanismo uma
dependecircncia baacutesica da histoacuteria de tensotildees e da consistecircncia por outro
lado para as areias assume-se um modelo fiacutesico dependente da
densidade inicial de deposiccedilatildeo ou formaccedilatildeo ou seja da compacidade
Tecircm-se ainda as tendecircncias caracteriacutesticas de comportamento mecacircnico
durante a ruptura A contraccedilatildeo de volume consequentemente causando
aumento da tensatildeo na aacutegua (poro-pressatildeo ou tensatildeo neutra) eacute
caracteriacutestico das areias fofas e argilas normalmente adensadas que por
sua vez apresentam ruptura local segundo Terzaghi (1943) E da
tendecircncia agrave dilataccedilatildeo e consequentemente da diminuiccedilatildeo das tensotildees na
aacutegua eacute caracteriacutestica de areias compactas e argilas preacute-adensadas
40
materiais que na praacutetica apresentam ruptura geral (TERZAGHI PECK
MESRI 1996 SKINNER 1969)
Como os solos satildeo materiais em geral extremamente
heterogecircneos e anisotroacutepicos principalmente os solos de origem
residual na praacutetica a resposta de um solo a um carregamento seraacute
devida a interaccedilatildeo entre este complexo sistema variacional formado
pelas suas fases e um acentuado comportamento intermediaacuterio entre a
areia e a argila pura Os solos residuais originados do clatilde graniacutetico
possuem uma presenccedila dominante dos siltes e muitas vezes estatildeo
submetidos a um estado natildeo saturado Esta resposta conjunta eacute que iraacute
governar o seu comportamento para fins de engenharia civil
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo atmosfeacuterico
Os solos subdividem-se segundo Bigarella Leprevost e
Bolsanello (1985) conforme sua origem em
- Sedimentares ou transportados que formam os perfis e bacias
sedimentares que devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas satildeo predominantes
no hemisfeacuterio norte Admite-se que para as argilas formadas por
sedimentaccedilatildeo a histoacuteria de tensotildees governe seu comportamento
geomecacircnico assim como a densidade para os solos arenosos formados
por deposiccedilatildeo observou Maccarini (1993)
- Residuais que natildeo sofrem accedilatildeo de agentes de transporte
permanecendo ao entorno da rocha matildee formando um manto residual
Devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas ocorrem muito no hemisfeacuterio sul
principalmente devido ao calor e umidade caracteriacutesticas deste Os solos
residuais satildeo produzidos em regiotildees onde a velocidade de produccedilatildeo de
material residual eacute superior agrave velocidade com que os materiais satildeo
transportados (Figura 6) Formam um arcabouccedilo soacutelido estruturado com
a possibilidade de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e satildeo muito
influenciados pelos efeitos da coesatildeo aparente pois frequentemente
ocorrem no estado natildeo saturado Seu comportamento geomecacircnico eacute
aparentemente independente da histoacuteria de tensotildees sendo governado
pela estruturaccedilatildeo e formaccedilatildeo geoloacutegica
- Orgacircnicos com presenccedila de material natildeo mineral
Grande parte dos solos residuais encontra-se espalhada entre os troacutepicos
de Cacircncer e Capricoacuternio ou seja em torno da linha do Equador Ao
entorno dos troacutepicos tambeacutem como ao Norte da Ameacuterica do Norte e ao
Sul da Ameacuterica do Sul (SOWERS 1963)
41
Portanto os processos atraveacutes dos quais os solos residuais (solos
intermediaacuterios e siltosos) satildeo formados satildeo totalmente diferentes
daqueles responsaacuteveis pela formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argilas e
areias puras) Formam perfis heterogecircneos e imprevisiacuteveis com grande
variabilidade mineral e condiccedilotildees fiacutesicas (SANTOS 1997) Bevilaqua
(2004) concluiu que as composiccedilotildees dos solos residuais da regiatildeo de
Florianoacutepolis (SC) originaacuterios em geral de rochas graniacuteticas apresentam
grande quantidade de siltes fraccedilatildeo de areia natildeo muito elevado
composiccedilatildeo quiacutemica natildeo muito variaacutevel e baixo teor de quartzo
Figura 6 ndash O tipo e a intensidade do intemperismo
Fonte Teixeira et al (2001)
A intensidade da exposiccedilatildeo da rocha aos agentes de atividades
intempeacutericas governa a formaccedilatildeo dos solos residuais que por sua vez eacute
interdependente dos processos pedogeneacuteticos Fatores gerais como o
regime de distribuiccedilatildeo das chuvas (Figuras 7 e 8) infiltraccedilatildeo e drenagem
das aacuteguas pluviais natureza das rochas locais descontinuidades
diaclasamento declividade dos taludes variaccedilotildees climaacuteticas como temperatura e ventos (Figura 8) agentes bioloacutegicos como fauna e flora e
a interferecircncia humana satildeo fatores que modificam o processo de
alteraccedilatildeo dos solos aprofundando o manto residual visualizado na
Figura 6 (TEIXEIRA et al 2001) Segundo Farjallat (1972) a alteraccedilatildeo
nos materiais rochosos consiste em diminuiccedilatildeo da resistecircncia com ou
42
sem produccedilatildeo de finos enfraquecimento das caracteriacutesticas de
deformabilidade e um significativo aumento da porosidade e
permeabilidade (Figura 6 e 7)
Taludes iacutengremes clima seco ou chuvas maacutes distribuiacutedas durante
o ano favorecem a desintegraccedilatildeo fiacutesica impulsionando e acelerando os
processos sedimentares e a erosatildeo assim proporcionando condiccedilotildees
desfavoraacuteveis agrave formaccedilatildeo dos solos residuais (MACCARINI 1993)
Por outro lado climas mais chuvosos e com temperaturas altas
favorecem os processos quiacutemicos (Figuras 6 e 8) Segundo Sowers
(1963) as profundidades de solos residuais satildeo muito variaacuteveis e em
nossa regiatildeo estatildeo em torno de 10 a 25 metros com uma velocidade
meacutedia de produccedilatildeo de resiacuteduos entre 10 e 15 cm por cada milecircnio
Teixeira et al (2001) relatam que uma provaacutevel produccedilatildeo de solo
residual seja de 20 a 50 metros por milhatildeo de anos para climas mais
agressivos como o nosso As camadas mais superficiais possuem um
tempo de exposiccedilatildeo maior portanto apresentam-se mais intemperizadas
do que as camadas mais profundas (Figura 6) Sendo assim o grau de
alteraccedilatildeo diminui com a profundidade tornando-se cada vez menor
atraveacutes de camadas de transiccedilotildees natildeo abruptas ateacute que eventualmente
atinja-se a rocha matildee em estado satilde (Figura 6)
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios
Fonte Teixeira et al (2001)
43
Genericamente a accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico que altera as
rochas subdivide-se nos processos de decomposiccedilatildeo quiacutemica e
desintegraccedilatildeo fiacutesica que geralmente ocorrem com tensotildees efetivas
constantes (weathering) como ilustradas na Figura 8 Estes atuam
simultaneamente e o niacutevel e a distribuiccedilatildeo destes eacute que iraacute desencadear
a intensidade da alteraccedilatildeo dos constituintes mineraloacutegicos das rochas e
pelo menos ateacute aonde se conhece sempre ocorrem de acordo com as
seacuteries de reaccedilotildees de decomposiccedilatildeo de Goumlldich e da ordem de formaccedilatildeo
de minerais de Bowen (TEIXEIRA et al 2001)
Basicamente a decomposiccedilatildeo quiacutemica eacute oriunda das reaccedilotildees
quiacutemicas entre os minerais rochosos e as substacircncias oxidantes reativas
presentes na atmosfera desencadeada principalmente pela aacutegua ( OH 2 )
pelo oxigecircnio ( 2O ) pelo gaacutes carbocircnico ( 2CO ) conjuntamente com
materiais aacutecidos poluiccedilatildeo e outras substacircncias presentes no perfil de
alteraccedilatildeo (Figura 3) Como consequecircncias ocorrem profundas
modificaccedilotildees quiacutemicas e mineraloacutegicas sobre as rochas sobretudo
estruturais principalmente com a formaccedilatildeo de argilo-minerais oxi-
hidroacutexidos de ferro e de alumiacutenio e os silicatos em geral Os processos
quiacutemicos e as reaccedilotildees envolvidas mais comuns satildeo as hidrataccedilotildees
dissoluccedilatildeo hidroacutelise oxidaccedilatildeo e a acidoacutelise (TEIXEIRA et al 2001)
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)
44
A desintegraccedilatildeo fiacutesica eacute proveniente das variaccedilotildees volumeacutetricas e
da fragmentaccedilatildeo gradual causada principalmente por expansatildeo e
contraccedilatildeo teacutermica provenientes das mudanccedilas ciacuteclicas na umidade
(Figura 8) que por sua vez transformam a rocha inalterada em material
descontiacutenuo e friaacutevel A heterogeneidade das rochas faz o maciccedilo se
comportar segundo diferentes coeficientes de dilataccedilatildeo teacutermica
provocando deslocamento relativo entre os cristais rompendo a coesatildeo
inicial entre partiacuteculas (coerecircncia) sendo um fator acelerador desta
desintegraccedilatildeo Outros aspectos que influenciam satildeo as alteraccedilotildees de
volume da aacutegua dentro das descontinuidades da rocha e principalmente
as formaccedilotildees de novos cristais que provocam esforccedilos expansivos
dentro destas descontinuidades aumentando ainda mais a abertura das
fissuras As variaccedilotildees volumeacutetricas tambeacutem ocorrem devido ao
desconfinamento das rochas que por ascendecircncia ou soerguimento
sofrem aliacutevio de tensotildees confinantes expandindo ocasionando por sua
vez aumento nas descontinuidades denominado muitas vezes de junta
de aliacutevio Portanto a desintegraccedilatildeo eacute causada principalmente pelos
agentes geoclimaacuteticos como a temperatura radiaccedilotildees umidade e
ventos sendo geralmente crescente em direccedilatildeo agrave superfiacutecie como
ilustrado conjuntamente nas Figuras 6 7 e 8 (TEIXEIRA et al 2001)
As rochas graniacuteticas sofrem alteraccedilatildeo e esfoliaccedilatildeo esferoidal
onde as arestas e os veacutertices dos blocos angulosos expostos ao
intemperismo sofrem maior ataque do que as faces o que resulta na
formaccedilatildeo de blocos arredondados como os matacotildees e aumento
significativo da superfiacutecie especiacutefica exposta ao intemperismo
(TEIXEIRA et al 2001) Haacute uma regra geral em quiacutemica pura que diz
quanto maior for agrave superfiacutecie de contato entre dois reagentes mais
raacutepida seraacute a reaccedilatildeo Desta forma podemos imaginar um cubo com 1cm
de aresta que teraacute a superfiacutecie de contato de 6cmsup2 submetidos ao
intemperismo Se cortarmos esse cubo ao meio teremos 8 cmsup2 de
superfiacutecie de contato para o mesmo volume de rocha e assim
sucessivamente pode-se observar que quanto mais fraturada estaacute a
rocha mais faacutecil se torna sua decomposiccedilatildeo (MACIEL FILHO 1994)
Eacute importante ressaltar que a erosatildeo natildeo eacute um processo de
intemperismo e sim um complexo fenocircmeno de transporte de partiacuteculas
(MACIEL FILHO 1994)
Os feldspatos satildeo quimicamente mais reativos e fracos e
fisicamente pouco resistentes por isso satildeo os primeiros minerais a
sofrer transformaccedilatildeo desintegrando-se e decompondo-se ocasionando a
fragmentaccedilatildeo gradual das partiacuteculas formando os filossilicatos Este
processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos residuais do clatilde
45
basaacuteltico e em menor escala tambeacutem presente na formaccedilatildeo do manto
residual graniacutetico (LEINZ 1974)
Ao contraacuterio o quartzo eacute um mineral muito resistente agrave
decomposiccedilatildeo poreacutem sofre uma accedilatildeo moderada da desintegraccedilatildeo
fragmentando-se Por isso seus fragmentos permanecem quimicamente
muito pouco alterados Estes fragmentos conservam-se presentes em
todo o processo de alteraccedilatildeo residual da rocha Suas alteraccedilotildees formam
os silicatos Este processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos
residuais do clatilde graniacutetico e em menor escala tambeacutem presente na
formaccedilatildeo do manto residual basaacuteltico (LEINZ 1974)
Por outro lado ao mesmo tempo em que ocorre o processo de
alteraccedilatildeo dos materiais ocorrem tambeacutem processos de agregaccedilotildees entre
as partiacuteculas principalmente devido aos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas muito comuns nos solos tropicais e subtropicais como a
iluviaccedilatildeo e a lixiviaccedilatildeo
Estes processos em geral atraveacutes de hidroacutelise e desidrataccedilatildeo depositam
substacircncias soluacuteveis com poder aglutinante dissolutos em aacuteguas que
infiltram percolam e drenam o perfil de alteraccedilatildeo por fim se
depositando nos vazios ociosos dos solos presentes nesta zona de
influecircncia ou seja entre as partiacuteculas e ao redor destas Posteriormente
devido a complexas alteraccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas com o passar do tempo
ocorrem cimentaccedilotildees cristalizaccedilotildees e recristalizaccedilotildees destas substacircncias
nestes vazios inclusive com formaccedilatildeo de aglomerados e concreccedilotildees
Estes processos satildeo acelerados por fortes alteraccedilotildees de temperatura
umidade e pressatildeo
Estas variaccedilotildees poderatildeo desencadear um processo denominado de
laterizaccedilatildeo que acabam por aumentar o enrijecimento destas substacircncias
nestes locais (TEIXEIRA et al 2001) Um perfil caracteriacutestico eacute
ilustrado na Figura 10
Conjuntamente com a alteraccedilatildeo e a agregaccedilatildeo ocorre uma
diminuiccedilatildeo gradual das partiacuteculas em direccedilatildeo agrave superfiacutecie denominada
de argilizaccedilatildeo Portanto o processo que transforma uma rocha graniacutetica
que tinha a tendecircncia inicial em formar solos residuais granulares e natildeo
coesivos (argilo-minerais) devido agrave grande quantidade de quartzo em
sua mineralogia por exemplo acaba consequentemente ao longo do
tempo devido a este fenocircmeno reduzindo o tamanho das partiacuteculas em
direccedilatildeo agrave superfiacutecie transformando-as em solo fino com possibilidade
da presenccedila de aacutegua aderida portanto mais coesivo do que o esperado
(TARBUK LUTGENS TASA 1996)
Muitos trabalhos sobre o intemperismo foram desenvolvidos nos
uacuteltimos anos abaixo segue um breve comentaacuterio sobre alguns
46
Muito interessante eacute o trabalho desenvolvido por Vaughan e
Kwan (1984) que tentam explicar a formaccedilatildeo de um solo residual
atraveacutes da teoria do enfraquecimento Esta teoria relaciona as tensotildees de
campo sobre condiccedilotildees de deformaccedilotildees laterais nulas (Ko) ao
intemperismo levando segundo um modelo preacute-estabelecido o material
em estudo de um estado mais soacutelido equivalente ao da rocha matildee ateacute se
tornar extremamente poroso equivalente ao seu solo residual
Farjallat (1972) Menezes e Dobereiner (1991) determinaram
alguns criteacuterios de previsatildeo de formaccedilatildeo de descontinuidades rochosas
utilizando por exemplo ensaios de ciclagem intempeacutericas e
meteorizaccedilatildeo pelo Slake durability test
Hypoacutelito (1972) Hypolito e Valarelli (1972) desenvolveram um
intemperizador de laboratoacuterio Ladeira e Minette (1984ab)
desenvolveram um meacutetodo para estabelecer a alterabilidade e
durabilidade das rochas que acelera o processo de intemperismo
denominado extrator de Soxhtel obtendo os iacutendices de alteraccedilatildeo que
incidem sobre as principais propriedades geomecacircnica dos materiais
inalterados
Os processos de alteraccedilatildeo agregaccedilatildeo argilizaccedilatildeo gleizaccedilatildeo
plintizaccedilatildeo entre outros inclusive muitos ainda desconhecidos estatildeo
muito ligados ao tipo e intensidade dos processos de intemperismo
atmosfeacutericos e pedoloacutegicos locais sendo que muitas vezes ocorrem
simultaneamente (BEVILAQUA 2004)
Segundo a definiccedilatildeo claacutessica de Vargas (1953) no caso dos solos
residuais teriacuteamos segundo um grau de intemperismo e evoluccedilatildeo
pedogeneacutetica decrescente uma divisatildeo do manto de intemperizaccedilatildeo em
camadas superior (maduro) intermediaacuteria e inferior (jovem)
Atualmente se defini o manto residual do clatilde graniacutetico da
seguinte forma
- Solo residual maduro ou pedologicamente horizonte A e B
- Solo residual jovem ou C
- Alteraccedilatildeo de rocha ou RA
- Rocha satilde ou R
47
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)
Pastore (1992) na Figura 9 traacutes proposiccedilotildees de alguns
pesquisadores
Emanando sobre os raciociacutenios de Vargas (1953) e de Maccarini
(1993) abaixo tentar-se-aacute especificar melhor a constituiccedilatildeo de cada
subcamada - Camada superior ou madura com espessura variaacutevel de 1 a 3
metros eacute a mais alterada onde o elevado grau de alteraccedilatildeo formou uma
grande variedade de minerais reduzindo as cimentaccedilotildees deixando-as
fracas Poreacutem esta camada eacute relativamente riacutegida por sofrer dissecaccedilatildeo
48
devido agrave contraccedilatildeo e coesatildeo aparente provocadas pelo forte calor e a
presenccedila de materiais poucos soluacuteveis como os oacutexidos de ferro e
alumiacutenio que natildeo sofrem lixiviaccedilatildeo permanecendo nos vazios desta
camada por sua vez enrijecendo devido aos efeitos da laterizaccedilatildeo
Devido ao intenso efeito da argilizaccedilatildeo e ao relativo afastamento da
estrutura da rocha matildee possui tecircnues cimentaccedilotildees mas acabam por se
constituiacuterem por partiacuteculas finas que consequentemente poderatildeo provir
coesatildeo devido agrave possibilidade de aacutegua aderida originada pela
atratividade e repulsatildeo coloidal Os solos residuais de granitos e
gnaisses poderatildeo ser constituiacutedos por materiais coesivos classificados
como siltes arenosos e ateacute siltes-argilosos pois muitas vezes possuem
fraccedilatildeo de argila cauliniacutetica Areias pedregulhos e elevada concentraccedilatildeo
de oxi-hidroxiacutedos de ferro e alumiacutenio que geralmente cobrem as
partiacuteculas silto-arenosas dando uma coloraccedilatildeo peculiar forte castanho-
avermelhada e muitas vezes mesclada com outras coloraccedilotildees Devido
ao seu alto grau de intemperismo encontra-se em sua massa pequenos
vazios em forma de bulbos ou filetes que outrora eram preenchidos por
algum material que se decompocircs Portanto sua estrutura possui fracas
cimentaccedilotildees combinada muitas vezes com alta porosidade iacutendice de
vazios elevado e estado natildeo saturado Muitas vezes ocorre a presenccedila de
aacutecidos e materiais orgacircnicos como o plasma argilo-huacutemico que
favorecem a coesatildeo (TEIXERA et al 2001)
- A camada intermediaacuteria eacute constituiacuteda por areias siltosas
granulares com rariacutessima presenccedila de argila com estruturas preservadas
e espessura variaacutevel entre 30 e 40 metros eacute de grande interesse teacutecnico
pois eacute a camada onde a grande maioria das estruturas geoteacutecnicas estatildeo
assentadas Eacute constituiacuteda por misturas de solos com blocos matacotildees e
alteraccedilotildees de rocha Muitas vezes satildeo solos com a aparecircncia da rocha
matildee denominados em geologia de saproliacutetos Estatildeo no estaacutegio
intermediaacuterio ou seja jaacute perderam parte da estruturaccedilatildeo original da
rocha matildee poreacutem ainda natildeo ganharam estruturaccedilatildeo suficiente por
estarem fora da zona de alcance dos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas e dos processos pedogeneacuteticos por isso muitas vezes se
encontram em uma zona talvez inerte com aeraccedilatildeo e natildeo saturada
Devido agrave condiccedilatildeo predominantemente granular e natildeo saturada sobre
forte influecircncia da coesatildeo aparente e com presenccedila de planos de
fraqueza acentuados por microfissuras tornam-se muito susceptiacuteveis a
erosatildeo e extremamente vulneraacuteveis a ocorrecircncia de instabilidades
principalmente pelas variaccedilotildees no teor de umidade (MACIEL FILHO
1994) A coesatildeo verdadeira que ocorre nesta zona eacute devida a
estruturaccedilatildeo quase sempre consequecircncia exclusiva das cimentaccedilotildees
49
entre partiacuteculas Logo a exposiccedilatildeo ou proteccedilatildeo do horizonte
intermediaacuterio (C) e a utilizaccedilatildeo de um sistema de drenagem adequado
para esta regiatildeo (zona) satildeo os principais fatores influentes nos
mecanismos de instabilidades de taludes e encostas para os solos
residuais oriundos do clatilde graniacutetico (Landslide)
- Na camada inferior ou jovem onde o grau de alteraccedilatildeo eacute baixo
mas que pelo menos um de seus constituintes jaacute sofreu alteraccedilatildeo as
estruturaccedilotildees reliquiares oriundas da rocha matildee ainda permanecem com
pouca alteraccedilatildeo dominando as propriedades geomecacircnicas dos solos
contidos nesta faixa deixando portanto as cimentaccedilotildees fortes
proporcionando grande estruturaccedilatildeo no arcabouccedilo soacutelido Logo apoacutes
esta camada tem-se a mudanccedila gradual da sanidade da rocha passando
de alteraccedilatildeo completa agrave moderada subsequentemente rocha pouco
alterada ateacute a rocha satilde (IAEG 1979 GEOLOGICAL SOCIETY
ENGINEERING GROUP WORKING PARTY REPORT 1995 ISRM
1981) Esta sequecircncia de camadas pode ser visualizada na Figura 10
Complementando a narrativa ter-se-ia que aleacutem da lixiviaccedilatildeo que
lava as rochas transportando as partiacuteculas tambeacutem a ocorrecircncia das
iluviaccedilotildees e eluviaccedilotildees que transportam as partiacuteculas atraveacutes das massas
de solos de cima para baixo depositando-as em alguma camada
receptora ainda assim poreacutem de outro modo ocorre neste complexo
sistema que durante as chuvas o niacutevel artesiano da aacutegua aumenta
devido agraves oscilaccedilotildees e flutuaccedilotildees do lenccedilol freaacutetico com isso levando
tambeacutem substacircncias soluacuteveis agora de baixo para cima como uma
ascensatildeo Posteriormente a aacutegua evapora ou volta ao niacutevel freaacutetico
normal muitas vezes deixando depositados estes solutos nos vazios por
onde se infiltrou estes por sua vez prosseguem sofrendo
transformaccedilotildees e tambeacutem poderatildeo estruturar as partiacuteculas A ascensatildeo
poderaacute ocorrer tambeacutem devido a ascendecircncia da aacutegua nos vazios
atraveacutes de forccedilas capilares durante o periacuteodo seco (VAUGHAN
KWAN 1981)
A accedilatildeo conjunta destes processos forma em geral solos
cimentados com estrutura nodular e forte coloraccedilatildeo identificou
Maccarini (1993) Sucintamente as camadas superficiais e superiores
tendem a ser mais homogecircneas e isotroacutepicas comportam-se
similarmente a uma argila sedimentar inorgacircnica de baixa agrave meacutedia
consistecircncia e plasticidade portanto podendo ser analisada facilmente
pela teoria sedimentar para solos saturados observa-se na Figura 10
50
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel para solos tropicais Fonte Cruz (1996)
Por outro lado agraves camadas intermediaacuterias e inferiores satildeo muito
heterogecircneas (Figura 10) anisotroacutepicas possuem grande influecircncia das
cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas e da coesatildeo aparente comportando-se diferentemente dos solos sedimentares (MACCARINI 1996)
51
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos
Evidentemente os processos atraveacutes dos quais os solos residuais
satildeo formados satildeo totalmente diferentes daqueles responsaacuteveis pela
formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argila e areia) Portanto eacute de se
esperar que estes solos tenham comportamentos geomecacircnicos
diferenciados (MACCARINI 1993)
Para o estudo e entendimento das cimentaccedilotildees presentes nos
solos residuais aspectos como a geologia processos de formaccedilatildeo grau
de intemperismo estruturas reliquiares estruturaccedilatildeo da macroestrutura e
da microestrutura associaccedilotildees entre grupos de partiacuteculas porosidade
inicial sensibilidade alta heterogeneidade e anisotropia devem ser
levados em conta quando estudamos tais materiais (MACCARINI
1989)
Os solos residuais estruturados do clatilde graniacutetico de uma maneira
geral satildeo bem permeaacuteveis possuem iacutendices de vazios considerados
altos devido agrave forte influecircncia da matriz granular consequentemente
sua porosidade inicial alta facilita o fluxo de aacutegua abaixo na Figura 11
seguem valores obtidos por Lumb (1962)
Quando compactados aproximam-se dos valores das argilas
sedimentares na ordem de 710
a 810
cms (MACCARINI 1993) O
arcabouccedilo soacutelido dos solos residuais eacute constituiacutedo por marcante
heterogeneidade presenccedila de fissuras zonas de cisalhamento e domiacutenio
da macroporosidade que por sua vez estabelecem caminhos
preferenciais para a aacutegua muitas vezes se tornando problemas de
condutividade portanto a permeabilidade da massa como um todo eacute
muito variaacutevel
Considerando a grande parcela de silte e um pouco de argila presentes
pode-se considerar sua permeabilidade como intermediaacuteria entre
coesiva e granular Apresentam-se com comportamento semelhante ao
dos solos puramente granulares sedimentares apesar do elevado teor de
finos (SANTOS 1988)
52
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)
Os solos residuais do granito possuem uma grande variabilidade
textural e mineraloacutegica variando muito entre pedregulhos areias pouca
argila e uma presenccedila marcante do silte como se pode observar na
Tabela 2 que traz em forma de siacutentese estes dados para alguns granitos
comumente encontrados nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis
(SC) e Porto Alegre (RS) Muitas teacutecnicas utilizadas para os solos
sedimentares natildeo satildeo boas para os solos residuais como por exemplo a
53
reconstituiccedilatildeo e os procedimentos de granulometria que acabam por
destruir a estruturaccedilatildeo natural destes solos inclusive com quebra de
elementos que deveriam ser considerados como inteiros
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)
A quebra de partiacuteculas eacute real pois os feldspatos friaacuteveis (Figura
12 A e B) muito presentes nos solos residuais de granito e gnaisse
quebram sobre pequenos esforccedilos aparecendo fragmentados e menores
do que realmente satildeo naturalmente (BEVILAQUA 2004) Matsuo e
Nishida (1968) estudaram tais efeitos (Figura 12)
Outro problema estaacute na determinaccedilatildeo da real fraccedilatildeo de argila
(Tabela 2) pois a quantidade determinada por microscopia eacute bem maior
do que a estimada pelo ensaio granulomeacutetrico de sedimentaccedilatildeo pois
muitas vezes as partiacuteculas de argila estatildeo fortemente presas agraves
partiacuteculas granulares maiores dificultando a dispersatildeo Na praacutetica
tambeacutem ocorre que muitas vezes quando solicita-se esta massa de solo
para fins de resistecircncia ao cisalhamento e compressibilidade esta acaba
trabalhando conjuntamente como associaccedilotildees e aglomeraccedilotildees
(MITCHELL 1976)
54
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Ponta Grossa
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Independecircncia
Por estas razotildees o conceito de partiacutecula para os solos residuais eacute
discutiacutevel sobre o ponto de vista sedimentar sendo que devido a estas
particularidades se poderaacute ter uma identificaccedilatildeo classificaccedilatildeo e
estimativa de suas propriedades de uma forma natildeo realista Igualmente
sua estruturaccedilatildeo eacute sensiacutevel ocorrendo amolgamento com facilidade
alterando seu estado original Sua amostragem eacute dificultosa pois
possuem com frequecircncia materiais grosseiros que por sua vez tambeacutem
dificultam a moldagem de corpos de prova em laboratoacuterio Devido a sua
grande heterogeneidade e anisotropia ocorre uma impossibilidade de
obtermos duas amostras de solo em condiccedilotildees de cimentaccedilotildees iguais
Estas foram algumas das razotildees pelas quais Maccarini (1989)
pioneiramente no Imperial College (UK) pesquisou Foram realizados
estudos de laboratoacuterio com amostras cimentadas artificialmente para
simular o comportamento de solos residuais (MACCARINI 1987)
Artificialmente foram controladas as variaacuteveis cimentaccedilotildees porosidade
e granulometria com teacutecnicas especiais para obtenccedilatildeo de amostras
55
artificiais (VAUGAHN MACCARINI MOKHTAR 1988
MACCARINI 1987)
Em siacutentese a tendecircncia do comportamento dos solos residuais eacute
a seguinte segundo autores como Vargas (1971) Sandroni (1985)
Vaughan (1985) Bressani (1990) e Maccarini (1980 1987 e 1993)
- Quanto maior for o grau de intemperismo menor seraacute o tamanho
das partiacuteculas principalmente devido agrave accedilatildeo da desintegraccedilatildeo fiacutesica
portanto a tendecircncia eacute de que os solos mais maduros tenham uma
textura mais fina sendo que concomitantemente devido agrave
decomposiccedilatildeo quiacutemica menor seraacute a densidade Por outro lado a
quebra gradual dos feldspatos friaacuteveis aumenta conjuntamente com o
grau de intemperismo tendendo a diminuir os vazios intragranulares
portanto aumentado agrave densidade das partiacuteculas tal comportamento
observa-se nas Figuras 12 13 e 14
- Apesar de possuiacuterem uma ampla faixa de densidade real para
um mesmo solo eacute de se esperar que quanto maior for o grau de
intemperismo menor seraacute a densidade real das partiacuteculas devido agrave
formaccedilatildeo de vazios intragranulares (Figuras 12 e 13)
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III
Fonte Maccarini (1987)
- O intemperismo forma em alguns minerais vazios
intragranulares que se sustentam devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
muitas vezes com forte influecircncia das forccedilas de capilaridade atuantes na
regiatildeo macroporosa como exemplificado nas Figuras 11 13 14 e
56
Tabela 3 que por sua vez alteram a permeabilidade destes solos Eacute de se
esperar portanto que a permeabilidade cresccedila junto com o grau de
intemperismo e que os efeitos de condutividade aumentem em direccedilatildeo agrave
rocha satilde (Figuras 13 e 14)
- O teor de umidade natural iacutendice de vazios e a porosidade
diminuem com o aumento da profundidade sendo que o grau de
saturaccedilatildeo aumenta como se pode observar durante anaacutelise conjunta das
Figuras 14 dos dados obtidos por Vargas (1953) Maccarini (1987)
Figuras 13 e mais recentemente na Tabela nuacutemero 3 siacutentese dos ensaios
de Bevilaqua (2004)
Os limites de Atterberg e o iacutendice de atividade de Skempton
foram idealizados para os solos sedimentares muitas vezes fornecem
valores inadequados quando realizados em solos residuais Pode-se
citar por exemplo aleacutem do preacute-tratamento desestruturante imposto aos
solos para a realizaccedilatildeo dos limites de Atterberg durante o ensaio de
limite de liquidez ocorre o fato de o material deslizar na concha do
aparelho de Casagrande ao inveacutes de fechar a ranhura deformando-se
lateralmente mascarando portanto o resultado obtido
Figura 14 ndash Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini (1992)
Portanto estes ensaios muitas vezes natildeo proporcionam valores
aceitaacuteveis Vaughan et al (1988) propotildee a adoccedilatildeo do ensaio do cone de
penetraccedilatildeo modificado para determinaccedilatildeo do limite de liquidez Este
57
ensaio eacute pouco usado e necessita de estudos visando uma adequaccedilatildeo e
calibraccedilatildeo objetivando sua utilizaccedilatildeo para solos residuais estruturados
Vargas (1971) seguido por Mitchell (1974) posteriormente
Maccarini (1993) destacam os seguintes aspectos sobre os limites de
Atterberg (1911) para os solos residuais
- Para os solos residuais o limite de liquidez diminui com o
aumento da profundidade o que era de se esperar (Figuras 13 e 14)
Com a diminuiccedilatildeo do limite de liquidez (LL) diminui tambeacutem a
tendecircncia do solo agrave expansatildeo Altos valores de plasticidade tornam o
solo com contraccedilotildees cada vez mais altas (VARGAS 1973)
Os solos residuais satildeo em geral parcialmente saturados e porosos
Quando inundados mesmo sob carregamento constante apresentam
variaccedilotildees volumeacutetricas perdendo tambeacutem a componente de coesatildeo
aparente Em geral estas variaccedilotildees volumeacutetricas nos solos satildeo
provocadas pela entrada ou expulsatildeo do ar e da aacutegua dos vazios
principalmente devido a mudanccedilas no teor de umidade Tambeacutem
ocorrem fenocircmenos de colapso estrutural devido a fenocircmenos fiacutesico-
quiacutemicos e remoccedilatildeo das cimentaccedilotildees por algum agente de transporte
(MENDONCcedilA 1990) Da mesma forma do que ocorrem com as
rochas os desconfinamentos que ocorrem in situ liberam as massas de
solos para variaccedilotildees de contraccedilotildees e expansotildees sucessivas Estas
desagregaccedilotildees e a erosatildeo ocorrem nos solos residuais de granito das
regiotildees em estudo provocando instabilidades frequentes nos taludes e
encostas durante fortes chuvas principalmente durante a exposiccedilatildeo do
horizonte residual jovem puramente granular (C)
Portanto estas variaccedilotildees volumeacutetricas dependem diretamente do
teor de umidade inicial do solo conjuntamente com sua densidade
portanto do grau de consistecircncia e compacidade (CHEN 1988)
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados
A expansatildeo eacute a propriedade que certos solos possuem de sofrer
consideraacutevel variaccedilatildeo volumeacutetrica devido principalmente agraves variaccedilotildees
no teor de umidade e a presenccedila de minerais com propriedades fiacutesico-
quiacutemicas reativas agrave presenccedila de aacutegua Para Chen (1988) os fatores que
contribuem na expansatildeo satildeo divididos em a) intriacutensecos referentes agrave
mineralogia textura e estrutura b) extriacutensecos referentes aos fatores
atmosfeacutericos
Simplificadamente a expansatildeo tende a tracionar a estrutura ligante que
se encontra entre as partiacuteculas e conforme a grandeza e a natureza do
58
material ligante acabam por destruir por total esta estrutura
ocasionando em muitos casos um aumento significativo no volume do
material Na praacutetica muitos problemas em fundaccedilotildees ocorrem por estas
razotildees (SIMONS MENZIES 1981) Portanto eacute de se esperar que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas inibam a tendecircncia de expandir dos solos
inicialmente ateacute certo ponto ou seja ateacute que as cimentaccedilotildees sejam
destruiacutedas por estas A partir deste ponto os solos estatildeo desestruturados
e livres para expandir se ainda existir esta tendecircncia Nos solos
residuais de granito quanto maior eacute o grau de intemperismo mais fracas
satildeo as cimentaccedilotildees e em geral para estes solos as forccedilas expansivas
acabam por destruir facilmente as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas
(VAUGHAN KWAN 1984) Satildeo exceccedilotildees a esta regra os solos
proacuteximos da rocha matildee com pequeno grau de intemperismo onde as
propriedades hereditaacuterias da rocha matildee ainda dominam seu
comportamento e por isso as cimentaccedilotildees satildeo fortes (VAUGHAN
KWAN 1981) Estima-se que pequenas deformaccedilotildees menores do que
1 destruam por total as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (JARDINE
SYMES BURLAND 1984)
Outro aspecto importante eacute a remoccedilatildeo das tensotildees confinantes in situ
atraveacutes do desconfinamento Os solos tornam-se livres para expandir
acabam por romperem as ligaccedilotildees entre partiacuteculas preacute-existentes
levando o solo a uma irrecuperaacutevel perda de resistecircncia pois mesmo
que as tensotildees se recomponham ainda assim para se recuperar a
estruturaccedilatildeo perdida seratildeo necessaacuterias as mesmas condiccedilotildees tempo e
efeitos fiacutesico-quiacutemicos que as geraram durante a sua histoacuteria geoloacutegica
(CRUZ 1996)
O fenocircmeno de instabilidade volumeacutetrica causado por contraccedilatildeo
expansatildeo ou colapso do arcabouccedilo soacutelido devido agraves mudanccedilas no teor
de umidade estaacute fisicamente associado e complexamente influenciado
por vaacuterios fatores entre os quais se incluem o tipo de solo
condicionantes climaacuteticos e estados de tensotildees (DELGADO 1986
JUSTO et al 1984)
Para os solos sedimentares as expansotildees estatildeo correlacionadas a
altos teores de argila teores de umidade limite de liquidez e iacutendice de
plasticidade alta ficando em torno de 8 para materiais argilosos
sedimentares e insignificantes para arenosos Este modelo e esta ordem
de grandeza natildeo servem para os solos residuais Para os solos residuais
de origem graniacutetica tambeacutem foram identificadas tais tendecircncias de
variaccedilotildees volumeacutetricas associadas a sua condiccedilatildeo natildeo saturada e grande
permeabilidade (SEED WOODWARD LUNDGREN 1964)
59
Ferreira e Xavier Ferreira (2009) como ilustrado nas Figuras 15 e
16 mediram e analisaram as variaccedilotildees de volume causadas pelas
variaccedilotildees no teor de umidade em amostras indeformadas de vertissolos
argilo-siltosos do municiacutepio de Petrolacircndia no estado de Pernambuco
(BR)
Figura 15 ndash Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
A Figura 15 subdivide-se em zonas partindo de suas observaccedilotildees
como se exemplifica na zona ldquoardquo haacute pequena alteraccedilatildeo na umidade do
solo jaacute em ldquobrdquo haacute mudanccedila de umidade na periferia do solo em ldquocrdquo
apenas o nuacutecleo central manteacutem a umidade inicial por uacuteltimo na zona
ldquodrdquo haacute mudanccedila de umidade em todo o solo Sobre estas condiccedilotildees
analisam o avanccedilo da frente de umidade
60
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
Os mesmos autores utilizando os dados da Figura 16 chegaram agraves
seguintes conclusotildees
- A expansatildeo devido ao acreacutescimo de umidade eacute maior para o
solo com menor umidade inicial
- A ordem e a grandeza com que o solo eacute solicitado ou inundado
influenciam o valor da tensatildeo de expansatildeo
- A pressatildeo de expansatildeo a ser considerada no projeto deve ser
aquela que melhor representa a condiccedilatildeo de campo
- Em funccedilatildeo da umidade inicial e da tensatildeo vertical aplicada ao
solo agrave inundaccedilatildeo leva ao aumento de volume (expansatildeo) ou diminuiccedilatildeo
(colapso)
- O conjunto formado pelas curvas de inundaccedilatildeo sob tensatildeo
carregamento em umidade constante e dessecaccedilatildeo sobre tensatildeo
delimitam regiotildees de expansatildeo colapso e contraccedilatildeo
61
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes cimentantes
e as associaccedilotildees entre partiacuteculas
A mecacircnica dos solos tradicional desenvolvida para os solos
sedimentares natildeo tem dado uma resposta adequada nas anaacutelises que
envolvem solos estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas havendo
uma carecircncia de modelos representativos e uma grande dificuldade em
separar e comensurar os efeitos das cimentaccedilotildees de outros efeitos que
interferem nas propriedades mecacircnicas
A resistecircncia ao cisalhamento dos solos residuais depende de um
complexo mecanismo de resistecircncia diretamente vinculado agraves parcelas
mobilizadas pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas pelo acircngulo de atrito
interno pela coesatildeo aparente e verdadeira dos solos (Figura 17) Apesar
da expressatildeo geral das resistecircncias e do criteacuterio de ruptura de Mhor-
Coulomb serem na praacutetica adequados aos solos residuais as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas conferem uma estruturaccedilatildeo a estes solos
gerando padrotildees de comportamento que natildeo se enquadram no arcabouccedilo
teoacuterico desenvolvido para os solos sedimentares reconstituiacutedos e natildeo
estruturados (PRIETTO 2004)
Estas cimentaccedilotildees contribuem para o aumento da rigidez
diminuiccedilatildeo dos recalques e na melhoria das propriedades mecacircnicas dos
solos que por sua vez somados a outros agentes de uniatildeo
interpartiacuteculas formam as estruturaccedilotildees nos solos e os solos
estruturados naturalmente (CUCCOVILO COOP 1997) Segundo Gens
e Nova (1993) estes materiais pertencem a uma classe intermediaacuteria
entre a mecacircnica dos solos e das rochas
Por estas razotildees se empregaraacute uma breve tentativa de buscar
uma definiccedilatildeo mais adequada para os solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
O conceito definido por Bishop (1972) parece mais adequado
para a definiccedilatildeo dos solos estruturados do que o conceito de matriz
dominante muito utilizado para os solos sedimentares saturados
definidos por Terzaghi (1936)
Bishop (1972) definiu o solo coesivo como aquele em que as
forccedilas de uniatildeo interpartiacuteculas contribuem significativamente no
comportamento fiacutesico-mecacircnico do solo
Vaughan (1985 1988) complementa definindo um solo
estruturado como um solo que possui uma componente da resistecircncia e
rigidez que eacute independente da tensatildeo efetiva e porosidade e que se
comporta como se fosse devida agraves conexotildees fiacutesicas entre partiacuteculas
Portanto de uma forma geral a coesatildeo presente nos solos natildeo eacute devida
62
somente aos efeitos fiacutesicos provocados pela presenccedila dos argilo-
minerais no arcabouccedilo soacutelido mas sim tambeacutem causada por todas as
substacircncias ou agentes fiacutesicos que possam promover uniotildees entre
partiacuteculas permanentes ou temporaacuterias (BISHOP SKEMPTON 1950)
Completando esta tentativa de definiccedilatildeo Cruz (1996) lembra que
embora os solos estruturados tenham uma componente de coesatildeo
derivada da cimentaccedilatildeo a mesma deve ser diferenciada da coesatildeo
efetiva do solo que resulta das forccedilas eleacutetricas entre partiacuteculas (Figura
17) porque a segunda eacute reversiacutevel enquanto que a primeira uma vez
destruiacuteda soacute poderaacute se recompor em longo prazo e se os processos
quiacutemico-fiacutesicos semelhantes aos originais vierem a se repetir Estas
definiccedilotildees e as parcelas definidas estatildeo ilustradas de forma graacutefica e
matemaacutetica na Figura 17 partindo da equaccedilatildeo claacutessica das resistecircncias
de Mohr-Coulomb tentou-se separar os principais agentes e seus
mecanismos
Abaixo segue tentativa de ilustraccedilatildeo do comportamento
diferenciado dos solos residuais estruturados
63
Figura 17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento
Legenda
Onde
- Resistecircncia ao cisalhamento
- Tensotildees normal total e efetiva n5 Figura 17
c C ndash Intercepto coesivo
ctotal ndash Coesatildeo total (1+2+3 Figura 17)
ic - Parcela da coesatildeo devida ao efeito i
- Acircngulo de atrito interno do solo (7 4 e 6 Figura 17)
m - Acircngulo de atrito interno mobilizado ( csm ) n5
Figura 17
cs - Acircngulo de atrito interno no estado criacutetico constante do
material n7 Figura 17
- Acircngulo de dilataccedilatildeo do material n6 Figura 17
64
Na Figura 17 objetiva-se uma visualizaccedilatildeo dos diversos fatores fiacutesicos
(1 2 3 4 5 6 7 e 8) intervenientes na mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao
cisalhamento nas condiccedilotildees drenadas e natildeo saturadas e a formaccedilatildeo dos
provaacuteveis mecanismos de cada agente Ainda na Figura 17 em (A) solo
desestruturado portanto sem os efeitos que compotildee o intercepto
coesivo e em (B) estruturado e com a influecircncia das parcelas que
compotildee o intercepto coesivo
Maccarini (1993) lembra que a existecircncia de coesatildeo verdadeira
em solos residuais de granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas Vargas (1953) visa que no arcabouccedilo soacutelido estruturado
de granito as partiacuteculas natildeo estatildeo imersas em um meio viscoso como
no material puramente coesivo mas sim estatildeo ligadas principalmente
pelos ligantes presentes nas arestas ou concentrados nos contatos entre
as partiacuteculas caracteriacutestico do arcabouccedilo soacutelido com permeabilidade
aberta e porosa
As cimentaccedilotildees naturais podem ser encontradas nas mais diversas
formaccedilotildees geoloacutegicas como nos solos residuais areias cimentadas
argilas sensitivas cimentadas solos vulcacircnicos cimentados rochas
brandas alteraccedilotildees de rochas solos artificiais solos tropicais lateriacuteticos
e saproliacuteticos (LAGOIA NOVA 1993) Embora estas estruturaccedilotildees
devidas agraves cimentaccedilotildees possam ser originadas por processos distintos o
modo como estes materiais respondem aos carregamentos segue um
modelo similar (PRIETTO 2004) Estudos recentes revelam que o
comportamento do solo artificial (artificial bonded soil) pode ser muito
similar aos de solos residuais e rochas brandas (MACCARINI 1987)
As cimentaccedilotildees poderatildeo ocorrer tanto nos solos sedimentares
quanto nos residuais poreacutem nos solos sedimentares as cimentaccedilotildees natildeo
estatildeo relacionadas com as estruturas reliquiacuteares da rocha matildee Logo as
cimentaccedilotildees podem resultar de deposiccedilatildeo de substacircncias com poder
cimentante entre os contatos intergranulares de cristalizaccedilotildees
recristalizaccedilotildees formaccedilatildeo de novos minerais ou de complexas ligaccedilotildees
quiacutemicas entre materiais residuais da rocha matildee ou transportados que
coexistam em seu entorno (MITCHELL 1972) Por outro lado nos
solos residuais as cimentaccedilotildees satildeo vinculadas aos resquiacutecios de
estruturas reliquiares da forte coesatildeo ou coerecircncia da rocha matildee
decomposta e desintegrada por agentes de intemperismo naturais
(SANGREY 1972) Por isso para os solos residuais a formaccedilatildeo das
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas eacute muito mais complexa e poderaacute estar
associada tanto agrave formaccedilatildeo de novos minerais como as precipitaccedilotildees
em geral (MITCHELL 1973) Acredita-se que as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas ocorram em um sistema submetido a um campo de tensotildees em
65
condiccedilotildees de equiliacutebrio (ATKINSON 1993) Em seguida com o passar
do tempo estas substacircncias depositadas poderatildeo cristalizar recristalizar
e envelhecer devido a reaccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas aceleradas por mudanccedilas
de pressatildeo umidade temperatura aumentando cada vez mais e
continuamente o grau de ligaccedilatildeo entre as partiacuteculas (MITCHELL
1973) Por isso o processo das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas natildeo eacute
contiacutenuo inclusive depois de revertido poderaacute parte do mesmo ser
restaurado por processos como a cicatrizaccedilatildeo e a tixotropia Por isso eacute
uma variaacutevel dependente das condiccedilotildees climaacuteticas geograacuteficas e da
histoacuteria geoloacutegica da crosta terrestre (GUERRA GUERRA 1997)
As estruturas cimentantes satildeo compostas e possuem
principalmente como agentes cristalizantes os cimentos silicosos
calcaacuterios e ferruginosos com a presenccedila principal do carbonato de
caacutelcio e da siacutelica (Figura 18) Outros agentes cimentantes ocorrem como
os oacutexidos hidroacutexidos e carbonatos de ferro alumiacutenio magneacutesio titacircnio
baacuterio em forma de cloretos sais e sulfatos aleacutem da combinaccedilatildeo com
metais alcalinos como o potaacutessio soacutedio e o liacutetio (MITCHELL 1974)
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)
Abaixo segue breve discussatildeo sobre alguns agentes de
cimentaccedilotildees naturais especificando o agente fiacutesico-quiacutemico natural de
funccedilatildeo agregadora principal citando alguns pesquisadores que trataram do assunto
- Calcaacuterios devido ao cimento Calcaacuterio 3CaCO quimicamente
satildeo muito reativos e dissolviacuteveis depositam-se e desagregam-se
66
facilmente formando cimentaccedilotildees fracas (COOP ATKINSON 1993
FOOKES VAUGHAN 1986 FOOKES 1988)
- Silicosos devido ao cimento silicoso 32OSi formam solos
com coloraccedilatildeo amarelada e que possuem estado intermediaacuterio de
estabilidade fiacutesico-quiacutemico (CLOGH SITAR BACHUS 1981
MITCHELL SOLYMAR 1984 OrsquoROURKER CRESPO 1988)
- Ferruginosos e metaacutelicos devido ao cimento
metaacutelico 3232 OAlOFe eacute o mais resistente dos agentes
proporcionando uma cimentaccedilatildeo forte e boa resistecircncia agrave erosatildeo
portanto com pouca alterabilidade fiacutesico-quiacutemico eacute muito comum nos
perfis residuais tropicais (SANGREY 1972 LEROUEIL VAUGHAN
1990)
- Conecccedilotildees por pontes de silico-aluminatos (SANGREY 1972
MENDONCcedilA 1990)
- Organo-bioloacutegicos (carbono) aacutecidos orgacircnicos e o plasma
argilo-huacutemico por exemplo inclusive formando complexa misturas
minerais (BJERRUM 1967 MITCHELL 1976)
Na Figura 19 estatildeo ilustradas algumas microfotografias de
agentes cimentantes artificiais como ilustraccedilatildeo
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilatildeo devida agrave
calcita em (b) devida agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)
Um exemplo de estruturaccedilatildeo complexa foi dado por Casagrande
(1932) cuja ilustraccedilatildeo segue na Figura 20
67
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)
Nos solos residuais de granito ocorrem cimentaccedilotildees originadas
por agentes de ligaccedilotildees complexas entre metais e o siliacutecio que neste
caso formam cimentaccedilotildees meacutedias agrave fracas em uma ampla faixa de
densidade e porosidade com composiccedilatildeo quiacutemica mineraloacutegica diversa
Na grande maioria dos casos praacuteticos a coesatildeo verdadeira dos solos
estruturados de origem residual graniacutetica eacute devida a complexa interaccedilatildeo
entre os modos baacutesicos de atuaccedilotildees simultacircneas dos processos residuais
e da deposiccedilatildeo de agentes aglutinantes por transporte (SAXENA
LASTRICO 1978)
Denomina-se de estruturaccedilatildeo (structure) de um solo o efeito
conjunto das ligaccedilotildees entre partiacuteculas devidas aos agentes cimentantes e
adesivos (bonding) e do efeito do arranjo e distribuiccedilatildeo espacial
intergranular (fabric) que por sua vez eacute funccedilatildeo da densidade
embricamento entrosamento e do intertravamento entre partiacuteculas
(packing) de um solo pioneiramente definido por Mitchell (1976)
Segundo os morfologistas a estrutura diz respeito agrave agregaccedilatildeo de
partiacuteculas formando aglomerados que se separam segundo planos
adjacentes naturais de fraqueza considerando como unidades de organizaccedilatildeo os agregados (pedes) o fundo matricial e os caracteres
pedoloacutegicos
68
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974)
Legenda
Uniotildees fracas a) Dispersa e floculada b) Agregada poreacutem
desfloculada Uniotildees fortes c) Superfiacutecie e aresta floculada mas
dispersa d) Aresta com aresta floculada mas dispersa e) Superfiacutecie e
aresta floculada e agregada f) Aresta com aresta floculada e agregada
g) Superfiacutecie e aresta com aresta e aresta floculada e agregada
Devem-se separar os efeitos das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas e das
associaccedilotildees entre conjuntos de partiacuteculas (Figuras 21 e 23) As ligaccedilotildees
entre partiacuteculas (Figura 21) formam o que denominamos de
microestruturaccedilatildeo correlacionada ao iacutendice de vazios do solo e a
permeabilidade meacutedia da massa de solo Por outro lado as ligaccedilotildees
arranjos entrelaccedilamentos e ramificaccedilotildees entre grupos (Figura 23)
formam o que denominamos de macroestrutura associada agrave porosidade
natural do solo e a permeabilidade de fronteira (MITCHELL 1973) Por
isso os efeitos do arranjo espacial do arcabouccedilo soacutelido ainda se
subdividem em macroestrutura (macrofabric) que satildeo as
heterogeneidades estratificaccedilatildeo fissuras descontinuidades em geral
que formam poros muitas vezes visiacuteveis a olho nu e microestrutura
(microfabric) que satildeo as descontinuidades e heterogeneidades que precisam ser estudadas com o uso das lentes microscoacutepicas (COLLINS
MCGOWN 1974)
69
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Adaptado de
Cruz (1996)
70
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura
Fonte Adaptado de Collins e MCGown (1974)
Portanto um solo cimentado (bonded soil) eacute um solo sensiacutevel onde a
estrutura intriacutenseca natural ou artificial (structure = bonding + fabric) se
encontra preservada ou pelo menos parcialmente (BURLAND 1990)
Na Figura 22 ilustra-se um perfil residual caracteriacutestico dos solos
residuais (CRUZ 1996)
Diversos satildeo os fenocircmenos micro e macroestruturais presentes
nos solos residuais de granito os quais condicionam sua resposta
mecacircnica podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade
(Figura 23) a presenccedila de uma matriz silto-argilosa a condiccedilatildeo natildeo
saturada a quebra das cimentaccedilotildees e das partiacuteculas aleacutem da presenccedila de
pequenos blocos de rocha natildeo alterada (MACCARINI 1993)
As cimentaccedilotildees entre partiacuteculas formam estruturaccedilotildees que
poderatildeo formar arcabouccedilos soacutelidos estaacuteveis ou instaacuteveis fortes ou
fracos conforme a natureza quiacutemica e fiacutesica das ligaccedilotildees ocorridas
(INGLES 1962) Na Figura 23 ilustram-se alguns tipos de associaccedilotildees
Os solos colapsiacuteveis e expansiacuteveis por exemplo possuem uma grande
71
parcela das forccedilas de uniotildees entre partiacuteculas devidas agrave coesatildeo aparente e
a agentes instaacuteveis susceptiacuteveis as mudanccedilas no teor de umidade
provocadas por exemplo pela inundaccedilatildeo ou substacircncias reativas agrave
presenccedila de aacutegua por isso encontram-se sobre uma condiccedilatildeo meta-
instaacutevel (MENDONCcedilA 1990)
Ingles (1962) realizou um trabalho incansaacutevel a fim de separar a
verdadeira contribuiccedilatildeo das cimentaccedilotildees sobre as tensotildees efetivas
levando em conta os contatos entre partiacuteculas Propocircs um meacutetodo para
caacutelculo da forccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas aleacutem de uma anaacutelise da
estabilidade estrutural do arranjo do arcabouccedilo soacutelido segundo o aacutebaco
que segue pois a correta interpretaccedilatildeo da estabilidade do solo sobre a
presenccedila da aacutegua reproduz a natureza e a grandeza das forccedilas de uniatildeo
interpartiacuteculas do arcabouccedilo soacutelido de um solo
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilatildeo
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)
72
Figura 25 ndash Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1985) Maccarini (1993) e Reis (2004)
O grau de intemperismo e os efeitos da estruturaccedilatildeo agem
diretamente sobre as propriedades fiacutesicas dos solos residuais que por
sua vez refletem sobre as propriedades de compressibilidade resistecircncia
ao cisalhamento e de permeabilidade (hidraacuteulicas) destes solos
conforme pode ser constatado na Figura 25 a (MACCARINI 1993)
Na Figura 25b Sandroni (1985) utilizando envoltoacuterias obtidas
em testes drenados com amostras indeformadas submersas de solos
residuais do sudoeste do Brasil analisou os efeitos do intemperismo
sobre a resistecircncia ao cisalhamento Observa-se na Figura 25 que a
coesatildeo e o acircngulo de atrito saem de valores relativamente altos na
superfiacutecie decaem no meio do manto residual e voltam a crescer em
direccedilatildeo a rocha matildee O iacutendice de vazios e a compressibilidade diminuem
com a diminuiccedilatildeo do grau de intemperismo (Figura 25) Com o aumento
do teor de feldspato haacute aumento na resistecircncia ao cisalhamento ao
contraacuterio disto o teor de mica aumenta com o grau de intemperismo
diminuindo a resistecircncia ao cisalhamento (Figura 25)
Os materiais cimentados fisicamente caracterizam-se por
apresentarem um comportamento de rigidez resistecircncia e porosidade superiores quando comparados com os mesmos poreacutem que tenham sido
submetidos ao simples processo de deposiccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou
desestruturaccedilatildeo (MACCARINI 1993) Portanto quando os solos
estruturados satildeo submetidos a algum efeito fiacutesico ou quiacutemico como um
73
carregamento por exemplo que destrua suas cimentaccedilotildees estes tendem
a passar de um estado estruturado para um estado desestruturado assim
sendo fisicamente para termos de resistecircncia ao cisalhamento estes jaacute
natildeo seratildeo mais o mesmo material Na Figura 26 ilustra-se a mudanccedila de
estado devido agrave quebra das cimentaccedilotildees
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees
Fonte Atkinson (1996)
Ressalta-se que o estado de tensotildees da regiatildeo em amarelo da
Figura 26 soacute pode ser alcanccedilado devido aos efeitos das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas (ATKINSON 1996) O comportamento estruturado
acima da CSL alcanccedilando o estado de pico com posterior quebra das
cimentaccedilotildees que estruturavam os solos e a migraccedilatildeo das tensotildees ateacute o
regime estacionaacuterio residual sobre a linha de estados criacuteticos (CSL) eacute
visualizado na Figura 26
Vargas (1953) foi pioneiro em pesquisas sobre solos residuais e
denominou esta tensatildeo que limita a quebra das cimentaccedilotildees de tensatildeo
de cedecircncia (yield stress) que pode ser visualizada no ponto A da
Figura 26
233 O comportamento geo-mecacircnico
Estudos modernos indicam que esta tensatildeo de cedecircncia eacute mobilizada no campo das pequenas deformaccedilotildees Poulos e Davis
(1974) seguido por Atkinson (1996) estudaram materiais cimentados
de diversas origens confirmando que de uma forma geral para
deformaccedilotildees menores do que 1 as cimentaccedilotildees satildeo totalmente
removidas Jardine Symes e Burland (1984) indicaram em suas
74
pesquisas que para valores de tensatildeo menor do que a tensatildeo de cedecircncia
(yield point) os solos cimentados tendem a ser muito riacutegidos sendo que
pequenas deformaccedilotildees na ordem de 01 mobilizam a tensatildeo de
cedecircncia (JARDINE POTTS FOURIE BURLAND 1986
ATKINSON 1996)
Uma das primeiras tentativas em separar os efeitos da coesatildeo por
cimentaccedilotildees e o acircngulo de atrito interno sobre o mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento dos solos estruturados foi agrave de
Schmertmann e Osterberg (1960) em um trabalho muito interessante
Utilizando solos cimentados os autores estudaram o espaccedilo tensatildeo-
deformaccedilatildeo e depois de diversos ensaios mecacircnicos separaram estes
solos em trecircs grupos de curvas conforme a Figura 27 (grupos I II III)
Observa-se na Figura 27 a distribuiccedilatildeo entre o atrito e as cimentaccedilotildees
sobre a mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento Segundo os autores
a curva I (Figura 27) desenvolve-se inicialmente com um
comportamento riacutegido e elaacutestico quebrando cimentaccedilotildees ateacute a
formaccedilatildeo da tensatildeo de cedecircncia no pico da curva onde apoacutes ocorre a
plastificaccedilatildeo do material eacute a que melhor representa os solos
estruturados Ateacute a tensatildeo de cedecircncia (yield stress) a resistecircncia ao
cisalhamento eacute governada pelas cimentaccedilotildees apoacutes passa gradualmente
este domiacutenio para o acircngulo de atrito interno respectivamente
desestruturando o arcabouccedilo soacutelido (ATKINSON BRANSBY 1978
LEROUEIL VAUGHAN 1990)
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Adaptado de Maccarini (1992)
75
O comportamento da curva e a rigidez dos solos dependem do
tipo e do niacutevel de tensotildees aplicadas a quebra das cimentaccedilotildees poderaacute
ser ocasionada por tensotildees isotroacutepicas (confinantes) ou anisotroacutepicas
(cisalhantes) (ZIENKIEWICZ TAYLOR 1994)
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)
76
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)
77
Comparaccedilotildees entre estados estruturados e desestruturados com o
mesmo teor de umidade e iacutendice de vazios inicial foram feitas por
Bishop e Henkell (1951) Autores como Schofield e Wroth (1968)
Houlsby (19811982) Burland (1990) e Atkinson (1996) analisaram os
efeitos da estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido atraveacutes da curva normal
intriacutenseca do solo Mais recentemente a medida indireta da resistecircncia agrave
traccedilatildeo obtida pelo ensaio de compressatildeo diametral tornou-se muito
satisfatoacuteria para mediccedilotildees da coesatildeo (SANGREY 1972 MACCARINI
1987) Outra estimativa muito usual eacute obter a envoltoacuteria de ruptura
utilizando o ensaio de cisalhamento direto para os solos estruturados
nas condiccedilotildees naturais e inundadas removendo por tanto os efeitos da
coesatildeo aparente Exemplificando as Tabelas 4 e 5 trazem uma siacutentese do
trabalho de alguns pesquisadores A Tabela 6 traz uma siacutentese da
pesquisa de Higashi (2006) Ainda na Tabela 4 Higashi (2006)
sintetizou os trabalhos de Davison Dias (1987) Dias e Gheling (1983)
Bastos (1991) Raimundo (2002) Bevilaqua (2004) Santos (2007) que
utilizaram o ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees naturais e
inundados para solos residuais derivados do clatilde graniacutetico da regiatildeo sul
do Brasil
Outro aspecto importante diz respeito agrave condiccedilatildeo natildeo saturada
dos materiais estruturados Tentar-se-aacute fazer uma abordagem superficial
sobre este fenocircmeno Simplificadamente a aacutegua dos solos subdivide-se
em livre e retida Com a secagem dos solos a aacutegua livre eacute transportada
dos vazios por evaporaccedilatildeo ou gravidade poreacutem a aacutegua retida permanece
aderida agraves partiacuteculas devido agraves forccedilas capilares e eletroquiacutemicas
(SCHREIMER 1988) Na proporccedilatildeo que o solo continua secando
ocorre uma tendecircncia de contraccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e a aacutegua por
sua vez tem a tendecircncia em ocupar os menores vazios assim
diminuindo cada vez mais o raio dos meniscos capilares na interface ar-
aacutegua consequentemente deixando a aacutegua cada vez mais aderida agraves
partiacuteculas Estes efeitos aumentam continuamente enquanto o teor de
umidade diminui e interferem de forma significativa na liberdade de
movimento do arcabouccedilo soacutelido acabando por ldquoprenderrdquo as partiacuteculas
soacutelidas umas agraves outras equivalendo-se a uma ligaccedilatildeo interpartiacuteculas
(CRUZ 1996) Este complexo sistema de interaccedilatildeo ocasiona o que
denominamos de coesatildeo aparente Estes efeitos satildeo reduzidos a valores
muito pequenos com a entrada da aacutegua nos vazios portanto eacute um estado
temporaacuterio e natildeo deve ser computado como um mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento verdadeiro e permanente dos solos Nos
solos residuais de granito a macroestrutura eacute muito sensiacutevel agrave presenccedila
de aacutegua e poderaacute desagregar raacutepida e bruscamente na presenccedila desta
78
Este fenocircmeno eacute muito complexo e um tanto ainda desconhecido
dependente de muitas variaacuteveis como a entrada do ar no sistema e os
agentes fiacutesico-quiacutemicos e termodinacircmicos como observar-se na Figura
29 Muitos trabalhos relevantes foram realizados como por exemplo os
trabalhos de Fredlund e Morgenstern (1977)
Para Cruz (1996) os solos natildeo saturados satildeo regidos pelo excesso
de tensatildeo sobre a tensatildeo do ar )( aru as tensotildees que ocorrem nas
aacutereas de contato ( verdadeiro ) e a accedilatildeo da succcedilatildeo matricial )( aacuteguaar uu
( u ) rarr )( tgc 1 e 2
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2)
Fonte Terzaghi Peck Mesri (1996)
Figura 28 ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a
pressatildeo no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua
Fonte Cruz (1996)
Cruz (1996) na Figura 28 traz uma associaccedilatildeo das tensotildees
desenvolvidas em solos natildeo saturados sintetizando autores como
Bishop et al 1964 Vaughan 1973 Sherard 1981 apud VAUGHAN
1990 Muitas equaccedilotildees foram propostas para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento dos solos natildeo saturados partindo de Bishop
(1959) que por sua vez emanou dos princiacutepios das tensotildees efetivas de
79
Terzaghi (1923) e da equaccedilatildeo de Mohr-Coulomb Abaixo se
exemplificam as duas hipoacuteteses
)( Waa uuu rarr tan))(( waa uuuc
3 e 4
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4)
Fonte Bishop Alpan Blight Donald (1960)
Onde
Tensotildees normais efetivas
Tensotildees normais totais
u Tensotildees neutras ou poro-pressatildeo
Paracircmetro dependente do grau de saturaccedilatildeo da amostra
au Tensatildeo no ar
wu Tensatildeo na aacutegua
)( wa uu - Succcedilatildeo matricial (FREDLUND MORGENSTERN 1977)
- Acircngulo de atrito interno do solo nas condiccedilotildees efetivas
Observa-se que solos ressecados em geral trincam e neste caso
a resistecircncia da massa deste solo fissurado deve ser considerada sobre
outro enfoque fiacutesico (CRUZ 1996)
Figura 29ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Adaptado de Fedlund e Rahardjo (1993)
80
Muitos modelos fiacutesicos teoacutericos tecircm sido elaborados na tentativa
de explicar o complexo mecanismo de resistecircncia ao cisalhamento e
compressibilidade do arcabouccedilo soacutelido dos solos estruturados
Parece que todos os modelos modernos originam-se da
interpretaccedilatildeo preconcebida de Vargas em 1953
Vargas (1953) brilhantemente chamou atenccedilatildeo sobre a
importacircncia da accedilatildeo das forccedilas de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas nos
solos Concluindo que diferentemente das argilas sedimentares preacute-
adensadas em que o estado de preacute-adensamento estaacute correlacionado
diretamente agrave histoacuteria de tensotildees das mesmas os solos residuais
estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas apesar de se encontrarem
num estado similar ao preacute-adensado sedimentar possuem uma notaacutevel
diferenciaccedilatildeo pois o seu estado de preacute-adensamento natildeo possui ligaccedilatildeo
direta com a histoacuteria de tensotildees mas sim com as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas (estruturaccedilotildees) Por isso para os solos residuais estruturados
Vargas (1953) denominou a tensatildeo de preacute-adensamento destes de
tensatildeo de preacute-adensamento virtual
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)
Devido agrave tensatildeo de preacute-adensamento estes solos apresentam
tensotildees efetivas maiores do que a tensatildeo efetiva promovida pelo
81
confinamento esperada devido ao peso proacuteprio dos solos acima deste
ponto conforme se pode observar na figura 30 que traz dados da
pesquisa de Maccarini (1980) Apesar deste progresso no entendimento
da compressibilidade dos solos estruturados ainda existem muitas
lacunas em aberto e o processo real ainda natildeo estaacute totalmente entendido
pela engenharia atual (BRESSANI 1990)
Experimentalmente muito do exposto sobre compressibilidade
estaacute confirmado Para a compressibilidade a mesma lei ou seja a teoria
do adensamento de Terzaghi (1925) que governa as argilas
sedimentares eacute vaacutelida para os solos residuais Aparentemente as curvas
de compressibilidade dos solos residuais satildeo semelhante aacutes curvas de
argilas sedimentares (MACCARINI 1993)
Na Tabela 7 segue os ensaios de compressatildeo axial confinada
(ensaio de adensamento) e os valores da tensatildeo de preacute-adensamento
virtual determinada pelo meacutetodo de Pacheco Silva (ABNT 1990) e dos
iacutendices de compressatildeo e de recompressatildeo para solos residuais de
granito da regiatildeo sul do Brasil sintetizados por Higashi (2004)
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)
Maccarini (1987) no Imperial College (UK) realizou ensaios
com solos artificiais composto por quartzo caulim queimado a 1100˚C
e como agente ligante uma lama de caulim natural aquecido em
82
diversas temperaturas com tempos variados controlando a porosidade e
o grau de cimentaccedilotildees com teacutecnicas especiacuteficas assim natildeo dependendo
das complicaccedilotildees de amostragem e uniformidade de amostras naturais
Realizou uma campanha de ensaios compostas por compressotildees
uniaxiais natildeo confinadas diametrais e triaxiais submetendo os solos a
carregamentos nos campos isotroacutepicos e anisotroacutepicos visando mapear
os pontos de quebra das cimentaccedilotildees separar os efeitos da porosidade
da componente de ligaccedilatildeo do grau e da degradaccedilatildeo do agente
cimentante
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)
83
Entretantos aspectos em sua pesquisa avistou dois pontos
caracteriacutesticos ldquofirst bond yield line and second or final bond yield
linerdquo o primeiro marcava o iniacutecio da quebra das cimentaccedilotildees e o
segundo a destruiccedilatildeo total destas Por sua vez estes pontos separavam o
espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo em trecircs regiotildees distintas (I II e III)
A Tabela 8 traz uma siacutentese da anaacutelise das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees A primeira caracterizada por todas as cimentaccedilotildees estarem
intactas a segundo intermediaacuteria caracterizada pela mudanccedila de
mecanismo devido agrave quebra gradual das cimentaccedilotildees e
concomitantemente mobilizaccedilatildeo do acircngulo de atrito e a terceira com
todas as cimentaccedilotildees destruiacutedas
Vaughan (1985) e Maccarini (1987) com estas conclusotildees
experimentalmente abriram espaccedilo traccedilando o caminho para que
diversos pesquisadores mundo a fora formulassem hipoacuteteses e modelos
fiacutesicos para os solos estruturados
Entre tantas hipoacuteteses se descreveraacute sucintamente os dois
principais modelos atuais aplicados para analises de solos estruturados
o modelo de Leroueil e Vaughan (1990) para compressibilidade e o
modelo de Coop e Atkinson (1993) para tensotildees e deformaccedilotildees
Leroueil e Vaughan (1990) utilizaram areais artificiais
cimentadas por carbonato de caacutelcio fazendo uso de diversos ensaios de
compressatildeo isotroacutepica e compressatildeo confinada para estudo das relaccedilotildees
entre tensotildees e deformaccedilotildees concomitantemente cruzando dados
obtidos para os solos naturalmente cimentados com outros solos
artificialmente cimentados identificaram no espaccedilo tensatildeo meacutedia e
iacutendice de vazios dois espaccedilos caracteriacutesticos e diferenciados para um
mesmo solo comum aos solos artificiais e naturalmente estruturados
como ilustrado na Figura nuacutemero 31
O espaccedilo possiacutevel agrave estrutura eacute visualizado pela regiatildeo hachurada na
Figura 31 onde os solos estatildeo sobre influecircncia das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e da tensatildeo de preacute-adensamento virtual e o espaccedilo
desestruturado possiacutevel a todos os estados estruturais onde jaacute natildeo
existem mais influecircncias das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (Figura 31)
84
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturados
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios e
Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)
Ainda na Figura 31 eacute possiacutevel visualizar a linha de compressatildeo que
separa as duas regiotildees e o ponto Y que eacute a tensatildeo de cedecircncia que por
sua vez eacute correspondente agrave tensatildeo de preacute-adensamento virtual (CRUZ
1996)
Coop e Atkinson (1993) utilizando ensaios de cisalhamento e
compressatildeo triaxial estudaram a relaccedilatildeo entre tensotildees e deformaccedilotildees de
materiais naturalmente cimentados e concluiacuteram que esta relaccedilatildeo eacute
dependente fundamentalmente do estado inicial do material em relaccedilatildeo agrave
curva de plastificaccedilatildeo e agrave linha de estado criacutetico no estado estruturado
Com base nisso idealizaram um comportamento para os solos com
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas dividindo seu comportamento em trecircs
classes de niacuteveis principais com relaccedilatildeo agrave linha de estado criacutetico e a
curva de plastificaccedilatildeo como ilustrado na Figura 32
A primeira classe (1 na Figura 32) delimita o comportamento dos
solos em que o cisalhamento se daacute como se o solo natildeo fosse cimentado ou seja a tensatildeo efetiva aplicada eacute tatildeo alta que ultrapassa o limite de
resistecircncia proporcional (yield point) superando tambeacutem a tensatildeo de
cedecircncia plastificando o material durante a compressatildeo isotroacutepica
tambeacutem denominado de fabric-dominated
85
A segunda classe (2 na Figura 32) acontece para um estado de
tensotildees efetivas intermediaacuterio no qual a quebra das cimentaccedilotildees se daraacute
durante o cisalhamento concomitantemente com a mobilizaccedilatildeo gradual
do atrito e a partir do ponto de plastificaccedilatildeo a resistecircncia seraacute
governada pelo atrito entre as partiacuteculas pois a colaboraccedilatildeo da
cimentaccedilatildeo eacute muito pequena A curva tensatildeo deformaccedilatildeo caracteriza-se
inicialmente por um pronunciado regime elaacutestico seguido por ponto de
plastificaccedilatildeo
Na terceira classe (3 na Figura 32) o material eacute cisalhado a
baixos niacuteveis de tensatildeo efetiva em relaccedilatildeo ao grau das cimentaccedilotildees que
agora governa seu comportamento e a relaccedilatildeo tensatildeo e deformaccedilatildeo eacute
pronunciada pela formaccedilatildeo de acentuada tensatildeo de pico tambeacutem
denominado material bonding-dominated
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson 1993 a) Trajetoacuteria
de tensotildees b) Espaccedilo tensotildees-deformaccedilotildees Fonte Coop e Atkinson
(1993)
Estudos recentes revelam que o aumento das cimentaccedilotildees ou das
tensotildees confinantes aumenta a resistecircncia ao cisalhamento dos solos e
estatildeo associadas agrave formaccedilatildeo de uma resistecircncia de pico bem definida
aumentando agrave tendecircncia agrave fragilidade rigidez e que por outro lado
diminuem a dilataccedilatildeo e a tendecircncia ao excesso de poro-pressatildeo negativa
(HAERI HAMIDI ASGHARI HOSSEINI TOLL 2005)
Prietto (2004) confirmou o que Sangrey (1972) e Vaughan (1988) jaacute haviam observado em partes depois de uma campanha de ensaios de
compressotildees e triaxiais seguido de anaacutelises estatiacutesticas sobre uma
grande quantidade de ensaios jaacute realizados pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul ao longo dos uacuteltimos anos concluiu que o
comportamento fraacutegil e riacutegido observado para tensotildees de confinamento
86
baixa muda de forma gradual para duacutectil e plaacutestico agrave medida que as
tensotildees confinantes aumentam Que de uma forma geral o
comportamento tensatildeo-deformaccedilatildeo de um solo cimentado pode ser
descrito como sendo inicialmente muito riacutegido e linear ateacute o ponto de
plastificaccedilatildeo (yield surface ou yield locus) que eacute bem definido a partir
do que o solo experimenta deformaccedilotildees plaacutesticas crescentes ateacute a
ruptura que ocorre de modo fraacutegil O comportamento poacutes-pico sugere a
existecircncia de estado uacuteltimo onde a tensatildeo desvio e a deformaccedilatildeo
volumeacutetrica se tornam estaacuteveis com a deformaccedilatildeo axial (PRIETTO
2004)
234 A anisotropia e a heterogeneidade
A anisotropia eacute um fenocircmeno que faz com que as caracteriacutesticas
intriacutensecas e essenciais de algum material dependam da direccedilatildeo em que
ocorrem as propagaccedilotildees de determinado fenocircmeno fiacutesico
Obviamente pode-se imaginar que haacute uma relaccedilatildeo direta entre
anisotropia e heterogeneidade
O conceito de heterogeneidade denota por si proacuteprio o
significado da mecacircnica do natildeo contiacutenuo (descontiacutenuo) que estuda o
comportamento da massa de um material que eacute composto por partes de
diferente natureza sendo sobre certo ponto de vista uma perfeita
descriccedilatildeo para os solos residuais que por isso resiste e comporta-se de
maneira desuniforme (MELLO 1973)
Casagrande e Carrilho (1944) distinguiram dois tipos de
anisotropias A anisotropia inerente que ocorre devido agraves caracteriacutesticas
preferenciais de orientaccedilatildeo das partiacuteculas e de seus constituintes durante
a formaccedilatildeo do solo E a anisotropia induzida que se deve agraves causas
fiacutesicas transformadoras da estrutura original que atuaram e atuam no
solo durante sua histoacuteria geoloacutegica Para os solos sedimentares a
anisotropia eacute vinculada a sua formaccedilatildeo e histoacuteria de tensotildees por outro
lado para os solos residuais a anisotropia estaacute vinculada agrave configuraccedilatildeo
herdada pela rocha matildee (REIS 2004)
Maccarini (1980) valendo-se de ensaios de cisalhamento direto
analisou em laboratoacuterio as caracteriacutesticas anisotroacutepicas de um solo
residual gnaacuteissico jovem do campo experimental da PUCRJ Os ensaios
foram realizados com solo na umidade natural o acircngulo entre a
superfiacutecie de ruptura induzida e os planos de xistosidade do solo (β)
foram fixados em 0˚ 45˚ ou 90˚ A Tabela 9 mostra os valores de
coesatildeo e acircngulo de atrito encontrados para os diferentes valores de (β)
87
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)
O autor conclui que os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento natildeo
foram significativamente afetados e que houve deformaccedilotildees na ruptura
menores nas direccedilotildees das xistosidades (MACCARINI 1980)
Seguindo uma tendecircncia outros muitos pesquisadores como Reis
(2004) Reis e Azevedo (1999) Pastore (1992) Maciel (1991) Costa
Filho e De Campos (1991) Vaughan e Kwan (1984) Houmlek (1983)
Maccarini (1980) Donath (1964) acharam mais comportamento
isotroacutepico do que anisotroacutepico nas massas de solos analisadas somente
encontrando significantes anisotropias nos solos residuais de granito e
gnaisse no que se refere agrave componente ligada ao intercepto coesivo
Estes solos por possuiacuterem uma aparecircncia heterogecircnea nos
induzem a achar tambeacutem que satildeo anisotroacutepicos o que natildeo se confirmou
experimentalmente pelos menos para os solos residuais oriundos do clatilde
graniacutetico brasileiro
Abaixo segue alguns dados ilustrativos de diversos autores que
procuraram comportamentos anisotroacutepicos conforme as xistosidades
estratificaccedilotildees e o grau de intemperismo dos solos residuais de gnaisses
e granitos (Tabelas 10 11 12e 13)
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho e De Campos (1991)
88
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)
Tabela 12 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)
89
Tabela 13 ndash Siacutentese dos resultados obtidos comparando as
propriedades da massa de solo com um plano de fraqueza composto por
material argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)
Partindo da presunccedilatildeo de que os solos residuais tendem a preservar a
estrutura reliquiar herdada da rocha matriz podemos entatildeo dizer que a
heterogeneidade presente em tais solos seraacute reflexo direto da
heterogeneidade da rocha matildee Deste pressuposto uma possiacutevel
explicaccedilatildeo aparece pois as rochas sem foliaccedilatildeo ou acamamentos como
os granitos basaltos metabasaltos e argilitos tendem a ser mais
uniformes ou apresentarem nucleaccedilotildees ou blocos mais ou menos
alterados numa massa de solo jaacute desagregada Jaacute os solos derivados de
rochas metamoacuterficas podem apresentar uma heterogeneidade de
comportamento associada agrave xistosidade foliaccedilatildeo bandeamento
composicional etc comuns nos xistos migmatitos folhelhos e
gnaisses ilustramos um exemplo na Figura 33 (PASTORE et al 1994
CRUZ 1996)
90
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz (1996)
Ainda quanto agrave anisotropia induzida Vaughan et al (1988)
afirmou que o efeito de tensotildees preacutevias as quais os solos residuais
tenham sido submetidos durante sua formaccedilatildeo seraacute pequeno pois
segundo o autor haveraacute um descarregamento vertical menor do que o
descarregamento horizontal e durante o intemperismo estes efeitos
anulam qualquer efeito anterior de tensotildees preacutevias estando portanto a
estrutura atual em equiliacutebrio e associada ao seu atual estado de tensotildees
Por outro lado Cruz em 1996 afirma que a dilataccedilatildeo iraacute ocorrer na
direccedilatildeo vertical ficando impedida na direccedilatildeo horizontal devido agrave
liberaccedilatildeo de minerais expansivos durante o processo de intemperismo
ocorrendo agrave tendecircncia do estado de repouso (Ko) aproximar-se do
estado passivo (Kp)
Atenta-se que os autores divergem quanto agrave direccedilatildeo hipoteacutetica do alivio das tensotildees
91
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL
31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem
A abordagem experimental constitui a base soacutelida sobre a qual o
arcabouccedilo conceitual e os modelos constitutivos devem ser construiacutedos
pois permite a identificaccedilatildeo das diferentes variaacuteveis do comportamento
geoteacutecnico e a avaliaccedilatildeo dos seus efeitos relativos isolados e acoplados
sobre as principais propriedades dos materiais tanto para solos
sedimentares quanto para os residuais
A essecircncia da experimentaccedilatildeo eacute a procura pelo modelo
experimental mais realista e representativo de um fenocircmeno em estudo
cujas conclusotildees satildeo fundamentadas na observaccedilatildeo e no raciociacutenio
loacutegico
Por isso satildeo fuacuteteis e cheias de erros as ciecircncias que natildeo nascem
da experimentaccedilatildeo matildee de todo conhecimento (DA VINCI 1452-
1519)
O principal enfoque do trabalho eacute pesquisar solos com coesatildeo
verdadeira proporcionada pela estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido devido
agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Neste sentido os solos residuais
provenientes do clatilde granito abundantes na regiatildeo sul essencialmente
foram uma opccedilatildeo de pesquisa ideal visto a tendecircncia que esta rocha
matildee possui em formar solos residuais granulares sem a presenccedila ou
com uma presenccedila miacutenima de argilo-minerais portanto potencialmente
estes solos seriam capazes de formar os solos que se desejava Na
praacutetica ocorreu um pouco diferente Encontrou-se uma grande
influecircncia da coesatildeo aparente devido a sua condiccedilatildeo natildeo saturada pois
estes solos ocorriam em encostas naturais acima da linha do lenccedilol
freaacutetico Deparou-se tambeacutem com uma presenccedila significativa de argilo-
minerais ao longo do manto residual para as amostras estudadas
Na praacutetica antes de se comeccedilarem os serviccedilos de campo
propriamente ditos procurava-se identificar zonas passiacuteveis de estudos
escolhendo e descartando regiotildees utilizando como principais recursos
Mapeamento de cadastro Geoteacutecnico encontrado em Santos (1997)
Figura 39 paacutegina 99 Figura 38 extraiacuteda do Mapa Geoloacutegico do Estado
de Santa Catarina de 1986 (escala 1500000) paacutegina 98 Mapa
geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina de Caruso Junior escala 1100000
(1993) Utilizavam-se inclusive resultados dos ensaios de cisalhamento
direto jaacute realizados em solos semelhantes como os de Bevilaqua (2004)
92
e os de Dias e Gehling (1985) Ainda para descartar regiotildees onde se teria
a possibilidade de ocorrer solos com valores de coesatildeo aparente
elevada ou alguma outra propriedade indesejada natildeo obstante
seguiram-se algumas recomendaccedilotildees do experiente geoacutelogo e ex-
professor da UFSC Vitor Hugo Teixeira
Alguns criteacuterios de escolha foram estabelecidos como
- Maciccedilos constituiacutedos por solos residuais preservados expostos
em corte haacute pouco tempo pois assim se teriam poucas chances de
alteraccedilotildees em sua estrutura natural
- Rocha matildee pertencente ao clatilde graniacutetico o que daria grandes
chances de se encontrar solos granulares com pouca presenccedila de argilo-
minerais Assim quando se achasse coesatildeo verdadeira na massa de solo
poder-se-ia supor que esta fosse principalmente devida a algum agente
de cimentaccedilatildeo entre as partiacuteculas
- Rocha matildee semelhante para os solos ou pelo menos do mesmo
clatilde graniacutetico assim poder-se-ia comparar e extrapolar dados
- Certa proximidade da Universidade Federal por questotildees de
custo-benefiacutecio
Depois de selecionadas tais regiotildees procuravam-se taludes
escavados haacute pouco tempo visando o miacutenimo de alteraccedilotildees na massa de
solo
Natildeo se teve dificuldades em localizar encostas naturais expostas
haacute pouco tempo agraves intempeacuteries pois haviam ocorrido muitos
deslizamentos devido agraves grandes chuvas que assolaram o estado em
novembro do ano de 2008
Desejava-se tambeacutem que o manto residual de solo fosse
constituiacutedo por materiais com propriedades geoteacutecnicas governantes
variando dentro de uma ampla faixa de valores e que natildeo fossem
constituiacutedos por uma textura grosseira para que natildeo se tornasse inviaacutevel
a moldagem dos corpos de prova em laboratoacuterio portanto se procurava
solos com textura variando de meacutedia a fina sem presenccedila de materiais
grosseiros como pedregulhos e areia grossa Que a coesatildeo fosse
governada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e que natildeo desagregasse
em presenccedila da aacutegua o que foi muito difiacutecil na praacutetica
Das regiotildees exploradas encontraram-se os materiais
compatiacuteveis com o que se desejava em quantidade suficientemente
razoaacutevel para pesquisa somente na regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara
(Figura 37) Natildeo obstante incluiu-se no trabalho como valores
comparativos tambeacutem os dados de pesquisa exploratoacuteria realizada nas
regiotildees rejeitadas como as regiotildees de Florianoacutepolis e Colocircnia Santana
(Figura 37 paacuteg97)
93
O programa de saiacutedas de campo para coleta de amostras foi
realizado durante o periacuteodo de setembro de 2009 ateacute abril de 2010 Os
serviccedilos de campo em geral foram bem dificultosos pois as regiotildees
eram de difiacutecil acesso e as estaccedilotildees muito chuvosas Os ensaios de
laboratoacuterio iniciaram em outubro de 2009 e se estenderam ateacute junho de
2010
A primeira etapa dos serviccedilos foi o procedimento padratildeo de
coleta de material considerando-se todas as premissas expostas acima
escolhiam-se dentro da encosta recentemente exposta lugares onde
visivelmente tinham ocorrido menores perturbaccedilotildees Nestes lugares
para obtenccedilatildeo de material de coleta escavava-se eliminando a capa
superficial com aproximadamente 50cm sujeita as variaccedilotildees
volumeacutetricas devido agraves mudanccedilas no teor de umidade e ao transporte de
materiais devido principalmente agrave erosatildeo agente que atua intensamente
nestes solos inclusive com formaccedilatildeo intensa de voccedilorocas Tambeacutem se
rejeitavam material aparentemente coluvionar ou de outras origens
sedimentares
As amostras deformadas foram coletadas em sacos plaacutesticos
visando ensaios de caracterizaccedilatildeo Amostras indeformadas em forma de
blocos envoltas por sacos plaacutesticos acomodadas em caixas de madeira
cobertas por serragem posteriormente armazenadas dentro da cacircmara
uacutemida visando agrave integridade e representatividade segundo a
preservaccedilatildeo do teor de umidade natural Posteriormente objetivava-se
extrair e moldar destas amostras corpos de prova para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de perda de massa por imersatildeo em aacutegua expansatildeo cisalhamento
direto e compressatildeo diametral Foram coletados em torno de 35 blocos
indeformados com volume cuacutebico aproximado de 15x15x15cm Devido
agraves fracas cimentaccedilotildees de alguns solos houve muitas quebras de blocos e
amolgamentos
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA
94
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9 (direita)
Procurou-se seguir as recomendaccedilotildees teacutecnicas vigentes
conforme a NBR 96041986b NBR 982097 NBR 64571986a BSI
13771975 e ASTM STP 479
Destes 35 blocos foram aproveitados apenas 27 (vinte e sete)
amostras indeformadas O inaproveitamento se deve as chuvas quebra
de blocos choques acidentais objetivos exploratoacuterios e retrabalhos
diversos Nas Figuras 34 e 35 ilustram-se exemplos de amostragem
Ainda em campo fazia-se um preacute-teste inundando uma
pequena amostra de solo em um pote de aacutegua Descartavam-se solos
com desagregaccedilotildees significativas Com este procedimento visava-se
evitar que se coletassem solos extremamente sensiacuteveis a presenccedila de
aacutegua
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)
Devido agrave utilizaccedilatildeo do conceito de perda de massa por imersatildeo
ainda em campo como criteacuterio de seleccedilatildeo das amostras neste momento
se introduz este conceito
Partiu-se do pressuposto de que um solo com cimentaccedilotildees entre partiacuteculas onde o agente cimentante natildeo eacute removiacutevel pela aacutegua pelo
menos em um curto periacuteodo de tempo deveraacute se manter estruturado
mesmo sem tensotildees confinantes ao seu entorno ou quando submerso em
aacutegua como exemplificado na Figura 36 Segundo Maccarini (1996) um
material cimentado deve apresentar uma resistecircncia agrave traccedilatildeo verdadeira
95
mesmo quando a tensatildeo efetiva eacute nula ilustra-se este conceito na Figura
36
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira
Fonte Atkinson (1996)
Assim sendo como natildeo existe normativa de procedimento deste
ensaio utilizando amostras naturalmente estruturadas determinou-se que
os solos que se mantivessem estruturados apoacutes o periacuteodo de 48 horas
imersos ou que pelo menos que se apresentassem com perda de massa
por imersatildeo em aacutegua (PMI) menor do que 10 seriam considerados
materiais possuidores de uma coesatildeo verdadeira significativa e
provavelmente sustentar-se-iam intactos durante os procedimentos dos
ensaios mecacircnicos Estes solos satildeo denominados selecionados Os solos
que desagregavam durante o ensaio eram rejeitados e denominados
como tal Por estas razotildees fazia-se o preacute-teste
Genericamente se poderia supor que os solos selecionados satildeo
possuidores de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas ou de coesatildeo argilo-mineral
significativa De outra forma para os solos rejeitados poder-se-ia fazer
uma tentativa de classificaccedilatildeo separando-os segundo as quatro
principais causas hipoteacuteticas de desagregaccedilatildeo da seguinte forma natildeo
possuem ligaccedilotildees devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas suas partiacuteculas
estatildeo ligadas por forccedilas de outra origem como coesatildeo aparente por
exemplo existe no arcabouccedilo soacutelido alguma substacircncia reativa a
presenccedila de aacutegua possuem cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mas estas satildeo
fraquiacutessimas
Uma avaliaccedilatildeo mais detalhada natildeo faz parte do escopo proposto
pelo trabalho e pode ser encontrado nos trabalhos de Ingles (1962)
assim como em Ingles e Frydmann (1963)
96
33 Os Materiais utilizados na pesquisa
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geo-climaacuteticas das regiotildees em
estudo
As regiotildees escolhidas para estudo se localizam nos municiacutepios
de Florianoacutepolis Satildeo Joseacute e Satildeo Pedro de Alcacircntara no estado de Santa
Catarina Brasil Satildeo as regiotildees 1 2 3 4 e 5 como ilustrado na Figura
37 Mais especificamente Regiatildeo 1 no municiacutepio de Satildeo Pedro de
Alcacircntara Regiatildeo 2 Colocircnia Santana municiacutepio de Satildeo Joseacute Regiatildeo 3
SC-401 primeiro ponto no municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 4 SC
401 segundo ponto municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 5 Pantanal-
Costeira municiacutepio de Florianoacutepolis
As regiotildees de estudo estatildeo contidas ao longo da regiatildeo entre o
planalto basaacuteltico brasileiro e o oceano onde surgem planiacutecies costeiras
combinadas com elevaccedilotildees de ateacute 500 metros de altura denominadas
genericamente de Serra do Mar tambeacutem enseadas baias pontas e ilhas
(BIGARELLA LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Nesta regiatildeo
sobre a placa basaacuteltica interna os derrames de rochas graniacuteticas preacute-
cambrianos cristalinas e as rochas graniacuteticas-metamoacuterficas estatildeo
associados com formaccedilotildees alternantes de rochas sedimentares e
metamoacuterficas de origem e agentes de formaccedilotildees diversos sobre forte
influecircncia das mudanccedilas paleo-climaacuteticas dominada atualmente pelas
condiccedilotildees geofiacutesicas de formaccedilatildeo dos solos residuais (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Esta configuraccedilatildeo geoloacutegica
graniacutetica predomina e se estende pela Serra do Mar ao longo da costa
meridional brasileira desde a regiatildeo de Torres no Rio Grande do Sul
ateacute o Estado do Espiacuterito Santo (VARGAS 1977)
Geologicamente a Ilha de Santa Catarina (Figuras 37 38 e 39)
pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas graniacuteticas
granitoacuteides riolitos associados aos processos de vulcanismos que
representam o Ciclo Tectocircnico Brasiliano cortado localmente por
diques de diabaacutesios de idade Juro-Cretaacutecia provenientes do derrame
basaacuteltico da bacia do Paranaacute sobrepostos por sedimentos recentes
relativos aos eventos terciaacuterios e quaternaacuterios (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985)
O Mapa Geoloacutegico do Estado de Santa Catarina de 1986 (escala
1500000) manifesta-se sobre a formaccedilatildeo desta regiatildeo como sendo um
clatilde graniacutetico denominado geologicamente de PPZγpg Suiacutete Intrusiva
Pedras Grandes (Figura 38) constituiacutedo por granitos sieno-granitos
97
granitoacuteides e agraves vezes meta-granitos e gnaisses com comportamento e
constituiccedilatildeo isoacutetropa e homogecircnea Em geral constituem-se
principalmente pelos seguintes minerais biotita hornblenda anfiboacutelio
piroxecircnios soacutedicos wolframita cassiterita e mica branca
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)
O clima caracteriacutestico das regiotildees em estudo eacute subtropical
uacutemido tambeacutem denominado de clima mesoteacutermico proporcionando
temperaturas agradaacuteveis com meacutedia anual entre 16 a 20˚C com chuvas
bem distribuiacutedas durante o ano e iacutendice pluviomeacutetrico anual meacutedio entre
1250 a 2000mm com picos nos meses de novembro e janeiro atingindo
100 mm mensais em meacutedia sob uma umidade relativa do ar meacutedia de
80
Originalmente predomina as matas e campos intercalados por
mangues Eacute uma regiatildeo muito ventosa principalmente nas estaccedilotildees
intermediaacuterias sendo muito influenciada por mudanccedilas devido a massas
polares
98
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptada do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)
A regiatildeo estaacute contida em uma grande aacuterea urbanizada com
populaccedilatildeo meacutedia de 50-200 habitantes por kmsup2 que parece muito
afetada pelas mudanccedilas climaacuteticas causadas pelo homem nos uacuteltimos
40 anos onde tambeacutem se observam incidecircncias cada vez maiores de
desequiliacutebrios climaacuteticos como mudanccedilas bruscas de temperatura e
fortes ciclones
99
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)
100
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara ndash SPA)
Procurou-se dispor em grupos os solos pesquisados segundo
agrupamentos loacutegicos Para tal tratou-se de agrupaacute-los dentro de suas
regiotildees em famiacutelias usando como criteacuterio de separaccedilatildeo seu aspecto
taacutectil-visual e comportamento caracteriacutestico apresentado Adotou-se
como padratildeo as recomendaccedilotildees contidas na ASTM D3089-041998
NBR 64591984b NBR 64021995 IAEG (1979) e Sistema Unificado
de Classificaccedilatildeo dos Solos (SUCS) adaptado por Casagrande (1948)
Desta forma a seguir percorrem-se todas as regiotildees e solos estudados
Inicia-se com a encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
O municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara pertence agrave regiatildeo da
Grande Florianoacutepolis possui variaccedilatildeo de altitude de 100m (Limite
Leste-Rio Maruim) agrave 805m (limite Oeste-Morro das Antas) sobre
latitude de 27ordm33rsquo13rsquorsquo e Longitude de 49ordm42rsquo37rdquo A via principal de
acesso eacute a estrada estadual SC-407 (Figura 40)
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)
A encosta em estudo eacute constituiacuteda por um talude de solo residual de
rocha graniacutetica (Figuras 41 e 44) situado no centro da cidade de Satildeo
Pedro de Alcacircntara as margens da Avenida Augusto Deschamps que na
sequumlecircncia eacute denominada de SC-407 vizinho agrave edificaccedilatildeo nuacutemero 114
com altura aproximada de 35 metros proveniente de uma encosta que
101
sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de novembro de
2008 inclusive com uma morte e diversos desabrigados As Figuras 41
42 43 e 44 foram utilizadas para estimar a geometria inicial da encosta
antes do deslizamento
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)
102
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005)
103
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr)
Na Figura 43 pode-se visualizar a regiatildeo afetada depois da limpeza e
desimpedimento da avenida central (SC 407) Nas Figuras 42 e 43 eacute
possiacutevel avaliar as dimensotildees iniciais do talude
A regiatildeo de Satildeo Pedro eacute cortada por cursos de aacutegua com
declividade acentuada que provocam processos de sedimentaccedilatildeo sobre
as formaccedilotildees residuais (Figuras 40 41 e 44) No talude em estudo
devido ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa
heterogeneidade e variabilidade de minerais produzindo diversas
coloraccedilotildees tanto verticalmente quanto horizontalmente com muitos
pontos de afloramento de alteraccedilatildeo de rochas (Figura 46 e 47) Natildeo se
sabe qual a designaccedilatildeo geoloacutegica exata desta rocha que gera este perfil
residual Sabe-se que se trata de um granito conforme indicaccedilotildees
geoloacutegicas na Figura 38 e que eacute geologicamente muito parecido com o
granito Ilha que seraacute descrito mais adiante A designaccedilatildeo exata da rocha
natildeo eacute objetivo deste trabalho portanto bastando-se estabelecer uma
correlaccedilatildeo para que se possa extrapolar a praacutetica e a experiecircncia obtidas
na pesquisa (ISRM 1981) Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee
apresentam-se com matriz predominante granular textura grosseira alta rigidez e baixa coesatildeo como se pode observar na Figura 47 para as
amostras A3 e A14 (horizonte C) Por toda a massa de solo de forma
aleatoacuteria ou seja sem orientaccedilatildeo predominante encontram-se
descontinuidades de origem reliquiar da rocha matildee em forma de veios
104
com coloraccedilatildeo escura formando muitas vezes supostos planos de
fraqueza na massa de solo como se observa para as amostras A1 A18
A19 A20 e A21
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal
105
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C
Estas descontinuidades satildeo resiacuteduos de oacutexidos metaacutelicos de
magneacutesio ou manganecircs com presenccedila de ferro segundo observaccedilotildees do
geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira Encontram-se pontos de concentraccedilatildeo
106
com materiais mais coesivos em direccedilatildeo agrave superfiacutecie e presenccedila de
argilo-minerais significativa como na amostra A22 por exemplo Estes
satildeo devidos a concentraccedilotildees isoladas de feldspatos alterados e minerais
claros Com o aumento da profundidade comeccedilam a predominar as
matrizes estruturadas aumentando a rigidez o que era de se esperar
Devido agrave heterogeneidade existem horizontes com predominacircncia de
areias siltosas siltes arenosos e siltes-argilosos de coloraccedilatildeo-vermelho-
rosaacuteceos muito sensiacuteveis agrave aacutegua que dominam o talude como a amostra
A2 por exemplo e que pode ser observada na Figura 46 provavelmente
horizonte C Foram coletadas as seguintes amostras nesta regiatildeo A1
A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24
e A27 conforme croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo ilustrado
na Figura 45
O perfil como um todo eacute muito heterogecircneo como se pode
observar na Figura 46 que exibe o corte realizado para o retaludamento
da primeira banqueta da mesma forma a Figura 47 mostra o cenaacuterio
durante os serviccedilos de escavaccedilotildees para correccedilatildeo da declividade do
talude onde se podem ver os solos ao entorno de alteraccedilotildees de rochas e
matacotildees em uma aacuterea muito heterogecircnea
As amostras apresentam grande variabilidade de minerais sobre
diversos estados fiacutesicos de alteraccedilatildeo como se pode observar nas figuras
e ilustraccedilotildees do texto Os solos que foram selecionados segundo o
criteacuterio de perda de massa por imersatildeo satildeo os seguintes A1 A2 A11
A18 A20 A21 e A22 todos da encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
como se observa na Tabela 14
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1
A seguir faz-se uma breve explanaccedilatildeo sobre as observaccedilotildees
feitas em campo e em laboratoacuterio durante a perda de massa por imersatildeo
e expansotildees das amostras agrupadas por semelhanccedila quando possiacutevel
Os resultados das expansotildees e de outros ensaios encontram-se na Tabela
siacutentese nuacutemero 23 paacutegina 173
A amostra A1 trata-se de um solo classificado como areia
siltosa com pedregulho constituiacuteda por grande quantidade de silte
proacutexima de 35 e pequena de argila (2) Compacta bem estruturada e
natildeo saturada de coloraccedilatildeo predominantemente amarelada horizonte C
com descontinuidades em forma de rajadas escuras conforme se
observa na Figura 48 distribuiacutedas em planos aleatoacuterios Durante a
retirada de amostras apresentava-se bem coesivo inclusive dificultando
107
a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para escavaccedilatildeo Em laboratoacuterio
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) por um
periacuteodo de 48 horas mantendo-se sem desagregaccedilotildees
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo
dos planos aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo natildeo apresentou
expansotildees significativas sendo que foram repetidos trecircs corpos de
prova que por sua vez apresentaram pequenas expansotildees estruturadas
em relaccedilatildeo aos outros solos entorno de 00099-0048 e tempo para
expansatildeo maacutexima variando entre 100-165s Os valores das expansotildees
desestruturadas estatildeo entre 327 e 11040s
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18
A amostra A18 eacute composta predominantemente por silte
arenoso com argila muito semelhante agrave amostra A1 com a presenccedila das
mesmas coloraccedilotildees e estruturas reliacutequiares Poreacutem os planos de
fraqueza aleatoacuterios contidos em sua massa parecem acentuar-se tornam-
se mais escuros e quebradiccedilos talvez mais ativos com relaccedilatildeo agrave amostra
A1 Pode-se observar esta mudanccedila na Figura 49
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C
108
O material que preenche as descontinuidades parece tornar-se
mais quebradiccedilo e ressecado com relaccedilatildeo aos materiais que preenchem
as descontinuidades da amostra A1 transformando-se em um
aglomerado com aspecto pedregulhoso Quando submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo da mesma forma que o A1 permaneceu
estaacutevel por outro lado durante a expansatildeo diferentemente apresentou
uma raacutepida e pequena expansatildeo (5minutos)
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25
A amostra A20 trata-se de um silte arenoso de coloraccedilatildeo
amarela clara onde as rajadas escuras existentes na amostra A1 ainda
estatildeo presentes poreacutem possuem coloraccedilatildeo mais clara parecem
dissolvidas na massa natildeo formando mais planos de fraqueza tatildeo
acentuados observar na Figura 50 Satildeo solos do horizonte C
Durante a retirada de amostras o solo apresentava-se bem coesivo
inclusive dificultando a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para
escavaccedilatildeo durante a amostragem Esta amostra foi submetida ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) inclusive acima do periacuteodo de 48
horas Permaneceu imerso durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
apresentou expansotildees raacutepidas inicialmente que se estenderam ateacute 60
segundos Apesar de pequenas as variaccedilotildees volumeacutetricas permaneceram
ateacute 24 horas apoacutes o inicio do ensaio de expansatildeo Posteriormente agraves 24
horas natildeo houve mais variaccedilotildees volumeacutetricas significativas
Optou-se por analisar conjuntamente a amostra A20 outras
amostras que se retirou de campo para fins exploratoacuterios Estas amostras
eram muito semelhantes taacutetil e visualmente a amostra A20
principalmente no que diz respeito agrave coloraccedilatildeo e distribuiccedilatildeo dos planos
de descontinuidades conforme se pode observar na Figura 50 poreacutem
apresentaram perda de massa por imersatildeo de 100 desagregando Estas
amostras satildeo as amostras A23 A24 A25 Abaixo seguem fotos
ilustrativas (Figura 50)
109
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21
A amostra A21 da mesma forma que a amostra A20 constitui-
se de areia siltosa de coloraccedilatildeo amarela clara e as descontinuidades
continuam presentes poreacutem com coloraccedilatildeo clara (Figura 51) Observa-
se que com a diminuiccedilatildeo da profundidade ocorre mudanccedila de coloraccedilatildeo
no material que preenche as descontinuidades A amostra A21 eacute um solo
do horizonte C De difiacutecil amostragem foi submetida ao ensaio de perda
de massa por imersatildeo (PMI) durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
natildeo apresentou expansotildees significativas durante os primeiros 2
minutos apresentando expansotildees depois deste periacuteodo que se
estenderam lentamente ateacute o dia seguinte (24 horas) Posteriormente agraves
110
24 horas natildeo ocorreram mais variaccedilotildees volumeacutetricas visualmente
significativas
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os
solos A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios
pela massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8 A9
A16 A17 A19 e A27
A amostra A2 trata-se de uma areia siltosa com 25 de argila e
pedregulho fino horizonte C coloraccedilatildeo predominantemente rosa
avermelhado com pequena presenccedila de partiacuteculas de coloraccedilatildeo escura
semelhantes as que existiam nos planos de fratura da amostra A1 poreacutem
agora estas estatildeo muito dispersas na massa do solo natildeo mais
aglomeradas formando planos de fraqueza observar a Figura 52
Durante a retirada das amostras estas se apresentavam moderadamente
coesivas por isso ocorreram muitas quebras de amostras Esta amostra
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) com
valor menor do que 10 apresentando desagregaccedilotildees que se considera
sem significacircncia possivelmente devidas agrave amolgamentos e
imperfeiccedilotildees superficiais da moldagem do corpo de prova ciliacutendrico e
grande sensibilidade
111
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo sobre os planos
horizontais e verticais do corpo de prova as deformaccedilotildees horizontais
foram bem maiores do que as verticais com posterior constacircncia em
180 segundos
A amostra A19 eacute visualmente muito semelhante agrave amostra A2
como se observa na Figura 52 areia siltosa com forte presenccedila de
partiacuteculas de feldspato alterado de coloraccedilatildeo branca quartzo e oacutexidos
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo apresentou
raacutepidas e fortes desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de bolhas e grande
movimentaccedilatildeo com desagregaccedilatildeo total em 1 minuto Quando submetida
ao ensaio de expansatildeo primeiramente apresentou fortes e raacutepidas
variaccedilotildees volumeacutetricas iniciais que depois permaneciam e se
espaccedilavam no tempo finalizando em torno de 22 horas Esta amostra
foi a segunda que mais expandiu perdendo em grandeza para a amostra
A22 poreacutem foi a que mais demorou a expandir Apesar de muito
semelhante agrave amostra A1 este solo apresentou propriedades indesejadas
de fortes desagregaccedilotildees quando submersa em aacutegua por isso natildeo foi
submetido a ensaios mecacircnicos nem avaliaccedilatildeo da anisotropia e
heterogeneidade
As amostras de solo A8 A9 A16 A17 e A27 satildeo areias
siltosas predominantemente granulares com grande quantidade de silte
constituiacutedas secundariamente por areia meacutedia a fina com pouca
presenccedila de areia grossa e pedregulho marcada pela presenccedila de feldspato alterado composta por forte e acentuada coloraccedilatildeo
avermelhada muito semelhante agrave amostra A2 (Figura 53) Os solos com
este tipo de aspecto e texturas visualmente dominam o manto residual
desta encosta ilustra-se esta reflexatildeo com as imagens do talude nas
Figuras 54 55 56 e 57 Apesar de serem pouco coesivos apresentam-se
112
de faacutecil amostragem As amostras A8 e A9 foram submetidas ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando desagregaccedilotildees
raacutepidas e totais Inicialmente durante a imersatildeo em aacutegua pura ocorre
uma desagregaccedilatildeo forte com grande formaccedilatildeo de bolhas
Figura 53 ndash Solo A9
A amostra A9 apoacutes 1 minuto aproximadamente encontrava-se
completamente desagregada As amostras A16 e A17 somente foram
caracterizadas e submetidas agrave perda de massa por imersatildeo
A raacutepida desagregaccedilatildeo e acentuada formaccedilatildeo de bolhas quando
imersos em aacutegua pura indica que a influecircncia da coesatildeo aparente seja
alta neste arcabouccedilo soacutelido Quando submetidas ao ensaio de expansatildeo
sobre o plano vertical apresentaram expansotildees altas quando comparadas
com os solos A1 e A2
Apesar de possuiacuterem variaccedilotildees volumeacutetricas de mesma
grandeza entre si diferem um pouco no tempo de estabilizaccedilatildeo das
mesmas pois a amostra A8 sofreu variaccedilotildees volumeacutetricas
extremamente raacutepidas que por sua vez se completaram em 180s e a
amostra A9 estabilizou suas deformaccedilotildees em 540s
Devido agrave semelhanccedila taacutetil-visual eacute de se esperar que as
amostras A16 e A17 se comportem muito semelhantemente agraves amostras
A8 e A9
113
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao
solo A2 sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo
de Satildeo Pedro de Alcacircntara vista lateral
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central
114
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e A14
As amostras A3 e A14 satildeo areias siltosas que possuem uma
coloraccedilatildeo predominantemente cinza meacutedio a claro de comportamento
fortemente granulares e presenccedila marcante de areia grossa e ateacute
pedregulhos parecendo representantes do horizonte C de textura
115
grosseira muito proacuteximas da rocha matildee como se pode contemplar na
Figura 58 A amostragem foi dificultosa pois se tratavam de solos muito
pouco coesivos por isso ocorriam muitas quebras de amostras durante
sua retirada A amostra A3 foi submetida ao ensaio de perda de massa
por imersatildeo (PMI) apresentando PMI = 42 portanto as desagregaccedilotildees
foram significativas sem formaccedilatildeo de bolhas Por outro lado a amostra
A14 desagregou instantaneamente quando imersa com formaccedilatildeo de
bolhas
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3
A14 e semelhantes ao entorno da rocha matildee
Acredita-se que a ocorrecircncia da desagregaccedilatildeo brusca em geral eacute
provocada pelo fato destes solos de natureza puramente granular apesar
de estarem relativamente proacuteximos da rocha matildee jaacute terem perdido
quase toda a cimentaccedilatildeo reliacutequiar e ao mesmo tempo ainda natildeo
sofreram influecircncia do processo de argilizaccedilatildeo em direccedilatildeo agrave superfiacutecie
Por outro lado quando submetidas ao ensaio de expansatildeo sobre o plano
vertical inopinadamente natildeo apresentaram variaccedilotildees volumeacutetricas
causando surpresa pois era de se esperar um comportamento
semelhante aos jaacute identificados Estes fatos foram comprovados pela
realizaccedilatildeo de mais dois ensaios de expansatildeo para a mostra A3 que por
sua vez confirmaram tal tendecircncia diversa
116
Devido as suas condiccedilotildees indesejadas natildeo foram submetidos
aos ensaios mecacircnicos nem foram avaliadas as condiccedilotildees de
heterogeneidade e anisotropia
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10
A amostra A10 eacute um silte arenoso com argila (17) sem
pedregulho de forte coloraccedilatildeo rubra (vermelha) possuindo um aspecto
bem homogecircneo apesar de ocorrem algumas poucas concentraccedilotildees de
areia grossa agrave meacutedia em forma de lentes em seu interior que muitas
vezes rompem com facilidade durante a amostragem aparecendo
tambeacutem em forma de bolsas parecendo estarem em um grau de
alteraccedilatildeo elevado notam-se tais detalhes na Figura 59 No geral durante
a retirada de amostras apresentavam-se bem coesivas e de faacutecil
amostragem Como estaacute relativamente proacutexima agrave superfiacutecie afigura-se
que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de processos
superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes diversos
em seus vazios por lixiviaccedilatildeo aleacutem de aacutecidos orgacircnicos e plasma
organo-uacutemico proveniente da vegetaccedilatildeo local representante do
horizonte B
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9
(esquerda)
O corpo de prova que foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentou lentas desagregaccedilotildees com
formaccedilatildeo de bolhas ateacute uma desagregaccedilatildeo total onde se reduz
finalmente a pedaccedilos de amostra Quando submetida ao ensaio de
117
expansatildeo apresentou expansotildees significativas de mesma grandeza do
grupo anterior (A9) poreacutem lentas e dispersas no tempo Observou-se
comparando este solo com o grupo anterior que ao aumentar a fraccedilatildeo de
argila na matriz de solo as expansotildees se tornam lentas e dispersas no
tempo o que era de se esperar pois aumentando a fraccedilatildeo argilosa
aumentamos as propriedades vinculadas agrave plasticidade do solo
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11
O solo A11 trata-se de uma argila arenosa com silte de
coloraccedilatildeo vermelha escura sem presenccedila de pedregulhos horizonte B
Possui um aspecto bem homogecircneo e coesivo apesar de algumas
concentraccedilotildees de partiacuteculas de areia meacutedia agrave fina em sua massa
provenientes possivelmente da lenta alteraccedilatildeo de minerais quartzosos
muitas vezes concentradas em regiotildees em forma de lentes ou bolsas em
seu interior proporcionando fraqueza rompendo e dificultando a
amostragem (Figura 60) Foi submetida ao ensaio de perda de massa por
imersatildeo (PMI) natildeo apresentando desagregaccedilotildees Por se encontrar
relativamente proacuteximo a superfiacutecie acredita-se que sua matriz tenha
sofrido fortes efeitos da argilizaccedilatildeo superficial com deposiccedilatildeo de oacutexidos
metaacutelicos e aacutecidos orgacircnicos por lixiviaccedilatildeo
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas
e raacutepidas expansotildees
118
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22
Esta amostra A22 eacute um silte argiloso com areia fina muito
diferente do restante das amostras coletadas no maciccedilo de Satildeo Pedro
Possui um aspecto taacutetil e visual de material bem coesivo discordando
do restante das amostras poreacutem visualmente mantendo alguns traccedilos
mineraloacutegicos em comum coloraccedilatildeo clara tendendo a branca Tais
aspectos podem ser avaliados segundo a Figura 61 Aparentemente
acredita-se que este material seja originado por uma grande
concentraccedilatildeo de feldspatos alterados Possui a maior quantidade de
argila entre todas as amostras estudadas aproximadamente de 29
concomitantemente maior iacutendice de plasticidade igual a 35 Possui
um aspecto de relativa homogeneidade e natildeo apresenta planos de
fraqueza Parece ser um solo intermediaacuterio entre o horizonte B e C
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo
natildeo apresentou desagregaccedilotildees e durante o ensaio de expansatildeo
apresentou uma raacutepida e grande expansatildeo estruturada de 028-065
para um tempo meacutedio de 30 minutos Sua expansatildeo natildeo eacute a mais lenta
poreacutem esta entre as maiores em valor de grandeza entre as amostras
analisadas A expansatildeo desestruturada foi de 469 para 82020s
119
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um talude situado proacuteximo da estrada
que une o distrito de Colocircnia Santana pertencente ao municiacutepio de Satildeo
Joseacute ao municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara proacuteximo agrave edificaccedilatildeo
com nuacutemero 10250 no lugar conhecido como Fundo do Bar do Osni
aproximadamente 10 km da BR 101 com altura estimada em 20 metros
provavelmente proveniente de uma encosta que sofreu antigo
deslizamento
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura
O solo residual eacute proveniente de uma rocha matildee muito
semelhante ao granito encontrado na regiatildeo 1 por estas razotildees o manto
residual existente eacute muito semelhante ao perfil de Satildeo Pedro de
Alcacircntara (Figura 62) O talude eacute muito iacutengreme e erodido Segundo as
descriccedilotildees do geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira o talude eacute constituiacutedo pelos
horizontes B e C de um granito gnaisse grosseiro formando um solo
siacuteltico-areno pouco argiloso avermelhado (horizonte C) e argilo-siltoso
avermelhado (horizonte B)
Este perfil como um todo natildeo se apresentou muito heterogecircneo
apesar de apresentar grande variabilidade de minerais e estados fiacutesicos
de alteraccedilatildeo Trata-se de uma amostra de solo de coloraccedilatildeo
predominantemente vermelho suave com presenccedila de material granular
como pedregulhos podendo ateacute ser denominada de pedregulho arenoso
com silte e pouca argila denominada amostra A5 retirada aacute uma
120
profundidade aproximada de 3 a 4 metros Natildeo apresentou planos de
fraqueza Durante a manipulaccedilatildeo da amostra em laboratoacuterio foi possiacutevel
perceber que apesar de se apresentar bem coesivo parecia
aparentemente desestruturado pois parecia apresentar-se em um estado
de plasticidade que o mantinha pouco resistente ou seja sem rigidez
caracteriacutestica dos solos desestruturados ou sedimentares Foi submetida
ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando
desagregaccedilotildees lentas poreacutem totais Acredita-se que esta amostra
inicialmente em algum momento em sua historia geoloacutegica tivesse sido
possuidora de uma coesatildeo verdadeira alta e representativa poreacutem foi
completamente alterada devida provavelmente ao fato de ser um
coluacutevio derivado de algum antigo escorregamento pois existem fortes
indiacutecios visuais de formaccedilatildeo de superfiacutecies de ruptura antigas por todo
o talude conforme se pode observar na Figura 62 Quando submetida ao
ensaio de expansatildeo natildeo apresentou expansatildeo sendo que consideramos
para este caso um tempo de anaacutelise dobrado de 96 horas
Devido agraves propriedades encontradas natildeo se se realizaram ensaios
mecacircnicos para estes solos nem se avaliaram anisotropia e
heterogeneidade Os valores encontrados para o solo desta regiatildeo
serviram apenas como dados exploratoacuterios e comparativos Por estas
razotildees tambeacutem natildeo se coletou mais amostras nesta regiatildeo
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC 401 que liga o centro da capital ao norte da Ilha
de Santa Catarina com altura meacutedia de 45 metros proveniente de uma
encosta que sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de
novembro do ano de 2008 inclusive com uma morte e fechamento da
rodovia durante semanas com enormes prejuiacutezos Estima-se que o
deslizamento tenha retirado uma massa meacutedia de 15 metros de
espessura sobre a camada atual conforme a Figura 63 O solo residual eacute
proveniente da rocha matildee do clatilde graniacutetico denominado Granito Ilha
muito comum na regiatildeo reconhecido e classificado por Santos em 1997
Apresenta granulaccedilatildeo meacutedia a grosseira Mineralogicamente eacute
constituiacutedo por plagioclaacutesio k-feldspato quartzo e biotita Apresenta
um modelo geomorfoloacutegico de morros altos fortemente dissecados
arcabouccedilo soacutelido estruturado sobre forte influecircncia da coesatildeo aparente
com encostas iacutengremes afloramento de matacotildees intensamente
alterados de coloraccedilatildeo cinza agrave rosaacutecea
121
Santos (1997) enfatiza em seus trabalhos de campo que o
granito Ilha apresenta pouca variaccedilatildeo textural sendo isoacutetropo de
composiccedilatildeo mineraloacutegica homogecircnea ao longo da regiatildeo Poreacutem devido
ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa heterogeneidade
nos horizontes Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee apresentam-se
com matriz predominante granular e alta rigidez Com a diminuiccedilatildeo da
profundidade em pequena escala comeccedilam a predominar as matrizes
coesivas diminuindo a rigidez Devido agrave heterogeneidade existem
horizontes com predominacircncia de areias siltosas siltes arenosos siltes-
argilosos como se pode observar na Figura 63
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais
granulares
122
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva
Nesta regiatildeo coletou-se somente uma amostra visto a hipoacutetese
de que provavelmente somente se encontrariam solos com as
propriedades semelhantes agrave amostra exploratoacuteria coletada denominada
de amostra A12 mostrada em detalhe na Figura 64 retirada da
profundidade aproximada de 3-4 metros Trata-se de uma argila arenosa
com silte de forte coloraccedilatildeo vermelha escura (Figura 66) com aspecto
macroestrutural granular e grosseiro todos representantes do horizonte
C
Apesar de bem coesivo apresentava-se muito rijo e de difiacutecil
amostragem Como aparentemente parece ter se formado proacuteximo a
superfiacutecie parece que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de
processos superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes
em seus vazios O corpo de prova foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentando fortes e raacutepidas desagregaccedilotildees
com formaccedilatildeo de muitas bolhas desagregando totalmente em 12 horas
Devido a sua rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total
seja principalmente devida aos efeitos da coesatildeo aparente Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou expansotildees significativas e
lentas Estas variaccedilotildees volumeacutetricas se estenderam por 39 minutos
Outro aspecto importante observado eacute que durante o tempo em
que esta a amostra permaneceu na cacircmara uacutemida esperando para ser
ensaiada ocorreu uma significativa alteraccedilatildeo em seu teor de umidade
123
inicial em torno de 5 provocando na amostra um enrijecimento
notado durante o manuseio e moldagem dos corpos de prova (Figura
66)
Apesar da grande quantidade de argilo-minerais presentes estes
solos parecem ter propriedades de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito
fracas aleacutem de possuir fortes indiacutecios de que a coesatildeo aparente domina
seu comportamento
Por estas razotildees este solo natildeo foi submetido aos ensaios
mecacircnicos nem avaliaccedilotildees de anisotropia e heterogeneidade sendo que
os valores encontrados para este solo permaneceram como comparativos
e exploratoacuterios
Apesar do exposto esta regiatildeo foi de grande valia para
pesquisa pois a rocha matildee destes solos era a uacutenica que se tinha certeza
da denominaccedilatildeo geoloacutegica correta identificada por Santos em 1996
designado por Granito Ilha Portanto por semelhanccedila poder-se-ia
extrapolar valores referentes agraves outras regiotildees visto a parecenccedila
verossiacutemil desta com as rochas matrizes das outras regiotildees pesquisadas
Na Figura 66 segue ilustraccedilatildeo
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe
124
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC401 aproximadamente 500 metros depois do
grande deslizamento de 2008 lado direito da pista em direccedilatildeo ao norte
da ilha Segundo relatos este talude eacute proveniente de um antigo
deslizamento ocorrido na deacutecada de 80
Visualmente possui uma grande quantidade de materiais
alterados do ponto de vista da estruturaccedilatildeo na grande maioria coluacutevios
sob forte erosatildeo Natildeo se sabe com exatidatildeo a designaccedilatildeo desta rocha
125
como era de se esperar apresenta-se muito semelhante agrave rocha mater da
regiatildeo 3
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma
matriz granular grosseira e riacutegida
Nesta regiatildeo foi somente coletada uma amostra denominada
A13 aproximadamente a 3 metros de profundidade pois se supotildee que
os solos em seu entorno estivessem em mesmas condiccedilotildees da amostra
coletada (Figura 67) Trata-se de uma areia pedregulhosa com
significativa quantidade de silte e argila de coloraccedilatildeo vermelha meacutedia a
escuro aspecto macroporoso e granular grosseiro Apresentando-se
muito riacutegido e de difiacutecil amostragem in loco Parece ser um solo tiacutepico
representante do horizonte C (Figura 68) O corpo de prova foi
submetido ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI)
apresentando raacutepidas desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de muitas bolhas O
arcabouccedilo soacutelido se desfaz em torno de 5 minutos A ascendecircncia da
aacutegua sobre a massa de solo se daacute muito rapidamente Devido a sua
rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total seja
principalmente devida a parcela de coesatildeo aparente e talvez
influenciada pelas alteraccedilotildees no teor de umidade devido agrave amostragem
e pela permanecircncia na cacircmara uacutemida Quando submetida ao ensaio de
expansatildeo apresentou expansotildees pequenas e lentas Estas variaccedilotildees
volumeacutetricas se estenderam por 79 minutos
126
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda
Devido agraves propriedades indesejadas apresentadas pela amostra
A13 os dados obtidos para a mesma foram somente utilizados como
comparativos e exploratoacuterios
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte de aproximadamente 11
metros realizado para a construccedilatildeo de um condomiacutenio em um terreno
situado em Florianoacutepolis na Avenida Deputado Antonio Edu Vieira ao
lado do nuacutemero 122 Como o afloramento rochoso era intensamente
exposto foi utilizado pela construtora escavaccedilatildeo em rocha com uso de
explosivos Esta rocha aflorante eacute um granito de textura equigranular
fina podendo ser enquadrado como pertencente ao clatilde graniacutetico das
outras regiotildees estudadas conforme exemplificado na Figura 66 O
manto residual apresenta granulometria bem dividida uma parte
correspondente agrave fraccedilatildeo grosseira composta por partiacuteculas de quartzo e
feldspatos alcalinos em alteraccedilatildeo com a presenccedila de pedregulhos e
outra parte corresponde agrave fraccedilatildeo siltosa fina composta por plagioclaacutesios
alterados que ainda natildeo se transformaram completamente em argila
caulinizados talvez proporcionando veios esbranquiccedilados palhetas de
muscovita em decomposiccedilatildeo com presenccedila de pouco quartzo e
lixiviaccedilatildeo de oacutexidos de metais (SANTOS 1997) A coloraccedilatildeo dos solos
vai do amarelo ao vermelho
127
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da
estrutura de contenccedilatildeo
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 coberto por lona
preta na Figura 69
128
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7
pertencentes ao horizonte C
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee
Como era de se esperar o perfil como um todo eacute muito
heterogecircneo apresentando grande variabilidade de minerais e estados
fiacutesicos de alteraccedilatildeo
A amostra A4 retirada da profundidade de 3 metros trata-se de um solo areno-silto argiloso de coloraccedilatildeo fortemente amarelada com
rajadas claras tendendo a brancas provavelmente constituiacutedas de
feldspato alterado caracteriacutestica do horizonte B (Figuras 69 e 70)
Durante sua retirada esta se apresentou bem coesiva fato que a anaacutelise
granulomeacutetrica confirmou Sua massa eacute distribuiacuteda sobre placas
129
verticais ou seja planos de fraqueza em forma de capas que
perigosamente se desprendiam durante a amostragem pois o corte era
bem vertical (Figura 70) Acredita-se em uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de
que a formaccedilatildeo destes planos de fratura seja devida aos efeitos da
propagaccedilatildeo das ondas de choque durante as explosotildees para escavaccedilotildees
em rocha que ocorreram em seu entorno Apresentou perda de massa de
50 durante o ensaio PMI Sua desagregaccedilatildeo natildeo eacute imediata eacute lenta
ocorrendo ao longo do periacuteodo de 48 horas Observou-se que as
desagregaccedilotildees iniciam e se propagam exatamente pelos mesmos planos
de fraqueza notados em campo A presenccedila da aacutegua parece expandir
estes planos pois a desagregaccedilatildeo se daacute em forma de blocos Por isso
acredita-se que este solo possuiacutesse uma coesatildeo verdadeira razoaacutevel
antes das obras de escavaccedilatildeo As ondas de choque das explosotildees
provocaram fendas e desestruturaram estes solos em capas ou blocos
provocando micro-fraturas por sua vez enfraquecendo as ligaccedilotildees ao
entorno deste plano facilitando a passagem da aacutegua percolante
desenvolvendo poro-pressatildeo tendendo a separar as fendas por fim
facilitando agraves expansotildees
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita
Outra observaccedilatildeo hipoteacutetica seria a presenccedila de minerais
expansivos na presenccedila da aacutegua agindo conjuntamente com a presenccedila
das fendas o que seria razoaacutevel devido agrave grande presenccedila de feldspato alterado mas que por sua vez soacute poderia ser verificado com certeza
mediante uma analisa quiacutemico-mineraloacutegica A expansatildeo eacute pequena
talvez devido agrave coesatildeo do argilo-mineral que ainda resta intacta aos
efeitos da explosatildeo O valor de expansatildeo se torna constante depois de
130
390 segundos Para este solo excepcionalmente realizamos expansotildees
nas direccedilotildees vertical e horizontal apesar de seus dados serem somente
de caraacuteter exploratoacuterio e comparativo
A amostra A6 retirada da profundidade de 7 metros e o solo
A7 retirado da profundidade de 3 metros desagregaram rapidamente e
natildeo apresentaram expansotildees talvez pela sua natureza puramente
granular e grosseira caracteriacutesticas do horizonte C somam-se a isso os
efeitos das ondas de explosatildeo (Figura 71) A amostra A15 (Figura 73)
pertence a um horizonte C heterogecircnea silto-granular apresentou
expansatildeo relativamente alta e raacutepida alcanccedilando valor maacuteximo em 240
segundos apoacutes permanecendo constante Foi submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando uma desagregaccedilatildeo
quase que completa em torno de 15 minutos depois se tornando um
tanto lenta mas completando-se em torno de 12 horas Durante a
desagregaccedilatildeo natildeo ocorreram formaccedilotildees de bolhas significantes
Para estas amostras a presenccedila de feldspato alterado eacute
visualmente menor do que para a amostra A4 observada na Figura 73
Por estarem mais longe da zona de explosatildeo devido agraves escavaccedilotildees e
pelo fato de serem pouco coesivas natildeo se observam estes planos de
fraqueza formados em sua massa Talvez pelo fato de que sua massa
seja constituiacuteda de um sistema predominantemente granular tenha
ocorrido um amortecimento dos efeitos da propagaccedilatildeo das ondas de
choque
Os valores de caracterizaccedilatildeo obtidos para as amostras A4 A6 A7
e A15 foram utilizados no trabalho somente como dados comparativos
e exploratoacuterios visto possuiacuterem propriedades indesejadas para a
pesquisa
34 Meacutetodo experimental
Os ensaios de laboratoacuterio pautaram-se em
- Perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada com corpo de
prova totalmente livre sem normativa especiacutefica para solos estruturados
realizada conforme especificado no subitem 32 ldquoConceito de perda de
massardquo (Paacutegina 94)
- Anaacutelise granulomeacutetrica utilizando-se recomendaccedilotildees da NBR
7181 (ABNT 1984) e os resultados expressos conforme a escala
granulomeacutetrica da ABNT dada pela NBR 650295 (solos e rochas)
- Densidade ou Determinaccedilatildeo da massa real dos gratildeos do solo
segundo a NBR 6508 (ABNT 1984)
131
- Limites de Atterberg pela determinaccedilatildeo do Limite de
Liquidez segundo a NBR 6459 (ABNT 1984) e determinaccedilatildeo do
Limite de Plasticidade segundo a NBR 7180 (ABNT 1984)
- Expansatildeo com corpo de prova livre verticalmente sem
normativa especifica para solos estruturados
- Cisalhamento direto (ASTM D308098)
- Compressatildeo diametral ou ensaio Brasileiro (Brazilian Test)
segundo as normativas brasileiras NBR 6118-2003 NBR-7222-94 e
BRITISH STANDARD 1881 (1970)
Na figura 74 ilustra-se utilizando um fluxograma resumido o
meacutetodo experimental da pesquisa
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental
A 1ordf Etapa mencionada no fluxograma da Figura 74 refere-se agrave
amostragem e foi comentada no item 31 ldquoSeleccedilatildeo de materiais e a
amostragemrdquo Paacutegina 91
Para o ensaio de perda de massa 2ordf Etapa do fluxograma
resumido (Figura 74) imergia-se os corpos de prova padratildeo ciliacutendricos
de 381mm de diacircmetro e 782mm de comprimento estruturados por
um periacuteodo de 48 horas em um recipiente proacuteprio para tal como
descrito no subitem 42 (Paacutegina 135) Estas dimensotildees dos corpos de
132
prova foram escolhidas para que se uniformizassem os corpos de prova
em funccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral
Apenas 7 das 27 amostras inicialmente coletadas
permaneceriam com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua A apresentaccedilatildeo dos resultados
(PMI) encontra-se na Tabela 14 (Paacutegina 138) Os solos que
permaneceram inalterados quando submetidos ao PMI foram
denominados selecionados e os que desagregaram denominados
rejeitados consequumlentemente suas regiotildees chamadas de exploratoacuterias
conforme o exposto no item 32 ldquoConceito de perda de massa por
imersatildeo em aacutegua (PMI)rdquo Paacutegina 94
Na 3ordf Etapa (Figura 74) aplicava-se o conceito de perda de
massa por imersatildeo em si fazendo-se o seguinte os materiais
selecionados (PMIlt10) eram encaminhados para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de expansatildeo vertical horizontal desestruturada e os ensaios
mecacircnicos os materiais rejeitados (PMIgt10) eram submetidos
somente agrave expansatildeo no plano vertical Natildeo obstante realizavam-se
algumas medidas de expansotildees desestruturadas tambeacutem no plano
horizontal para os solos rejeitados para que houvesse possibilidades de
comparaccedilotildees e aproveitamento de amostras
Na 4ordf Etapa (Figura 74) realizavam-se efetivamente os ensaios
de caracterizaccedilatildeo limites de Atterberg e as expansotildees verticais
Ressalta-se que estes ensaios foram realizados para todas as amostras
coletadas incluindo os solos provenientes das regiotildees exploratoacuterias
muitas vezes recusados Foram guardadas algumas pequenas amostras
indeformadas excedentes na cacircmara uacutemida do LMS-UFSC
Para estas amostras que permaneceram intactas (amostras
selecionadas) apoacutes a realizaccedilatildeo do PMI mediu-se a traccedilatildeo indireta sob
condiccedilotildees poacutes-inundadas e naturais e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento utilizando o cisalhamento direto (ensaios mecacircnicos) Esta
etapa eacute denominada 5ordf Etapa no fluxograma resumido (Figura 74)
Mais especificamente para os solos selecionados media-se agrave
expansatildeo de corpos de prova estruturados nas condiccedilotildees naturais
submetidos agrave imersatildeo em aacutegua destilada em dois planos
perpendiculares Moldava-se para uma mesma amostra dois corpos de
prova segundo dois planos vertical e horizontal tendo como referecircncia
a posiccedilatildeo zenital onde o plano vertical formaria um acircngulo de zero
graus Natildeo obstante media-se tambeacutem a expansatildeo desestruturada destes
materiais
Ainda sobre a 5ordf Etapa para os solos selecionados prosseguia-
se realizando os ensaios mecacircnicos de cisalhamento direto com corpos
133
de provas estruturados inundados para um mesmo solo nas duas
direccedilotildees vertical e horizontal outra vez utilizando como referencial a
equumlidade da posiccedilatildeo zenital Tinha-se o cuidado de fazer corresponder agrave
posiccedilatildeo destes corpos de prova as mesmas posiccedilotildees submetidas agraves
expansotildees
Por uacuteltimo realizava-se o ensaio de compressatildeo diametral
poreacutem somente no plano vertical Para tal utilizavam-se corpos de prova
estruturados nas condiccedilotildees naturais de um mesmo solo todavia
moldavam-se dois corpos de prova igualmente nas mesmas condiccedilotildees
No primeiro (CP) realizava-se o ensaio nas condiccedilotildees de estado natural
e no segundo (CP) nas condiccedilotildees inundadas
Figura 75 ndash Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)
Para a realizaccedilatildeo dos ensaios de perda de massa e compressatildeo
diametral adotou-se como padratildeo corpos de prova de 381 mm de
diacircmetro por 782 mm de altura do qual a moldagem e os instrumentos
utilizados estatildeo ilustrados na Figura 75
134
4 ENSAIOS REALIZADOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS
RESULTADOS
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg
Observaram-se durante a realizaccedilatildeo dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo alguns aspectos problemaacuteticos vinculados diretamente
aos solos residuais
Fundamentalmente o procedimento de destorroamento acaba
por quebrar e separar minerais sensiacuteveis como os feldspatos alterados
alterando o tamanho original das partiacuteculas Natildeo obstante a utilizaccedilatildeo
do hexametafosfato de soacutedio durante a floculaccedilatildeo acaba muitas vezes
por natildeo cumprir seu papel deixando de separar partiacuteculas de argila
fortemente aderidas agraves partiacuteculas maiores como os pedregulhos por
exemplo Estes pontos no procedimento recomendado pela norma satildeo
questionaacuteveis sobre o ponto de vista das anaacutelises para solos residuais
Mitchell (1976) jaacute havia notado que havia mais partiacuteculas argilosas do
que a granulometria apresentava para solos residuais de granito da
regiatildeo de Berkeley (USA) comparando os resultados de granulometria
convencional com os de anaacutelises microscoacutepicas bem detalhadas
Uma questatildeo importante e tambeacutem discutiacutevel diz respeito
sobre a alteraccedilatildeo que ocorre no teor de umidade inicial in situ mesmo
estando os solos devidamente armazenados na cacircmara uacutemida ateacute a data
da moldagem dos corpos de prova Para os solos estudados estima-se
que as alteraccedilotildees ocorram entre o intervalo de 15 a 5 durante um
periacuteodo de 10 meses e acredita-se que devido a varias razotildees estas
influenciam decisivamente as estruturaccedilotildees dos solos Estes materiais
por possuiacuterem permeabilidade aberta perdem e absorvem facilmente
aacutegua em seus vazios alterando significativamente o teor de umidade
natural Por exemplo pode-se mencionar que estas variaccedilotildees no teor de
umidade promovem um enrijecimento da amostra dentro da cacircmara
uacutemida provocado pelo domiacutenio das forccedilas capilares que comeccedilam a
atuar intensamente sobre o arcabouccedilo soacutelido sentiu-se estes efeitos
durante a manipulaccedilatildeo e moldagem dos corpos de prova em periacuteodos
diferentes Uma segunda hipoacutetese eacute de que estas forccedilas capilares possam
ser tatildeo intensas a ponto de esmagar as cimentaccedilotildees assumindo por sua
vez o papel destas poreacutem desestruturando os solos sobre o ponto de
vista da existecircncia das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
135
Avaliaram-se as propriedades plaacutesticas e coesivas conforme os
resultados dos limites de Atterberg (Tabela 23) As conclusotildees geo-
mecacircnicas para solos residuais estruturados baseadas nos meacutetodos
tradicionais para solos sedimentares natildeo satildeo realistas por conseguinte
natildeo reproduzem o comportamento do arcabouccedilo soacutelido real destes solos
Anaacutelises baseadas em meacutetodos desestruturantes e reconstituintes como
os recomendados por Nogami e Villibor (1994) ou muitas vezes
denominados de classificaccedilatildeo dos solos tropicais ou lateriacuteticos por
exemplo satildeo contraditoacuterios A falha estaacute na proacutepria concepccedilatildeo de
desestruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido Quando se desestrutura o solo
reconstituindo-o fisicamente natildeo jaacute se tem mais o mesmo material pois
o arcabouccedilo soacutelido na forma estruturada do mesmo natildeo existe mais e
segundo o estado tecnoloacutegico atual seraacute impossiacutevel reproduzi-lo Por
outro lado muitas vezes os equipamentos utilizados natildeo possuem
sensibilidade suficiente para computar valores de plasticidade e liquidez
pequenos muito comum para os solos tropicais e subtropicais
Tem-se como predefinido que qualquer ensaio aplicado aos
solos naturalmente estruturados deve ter como predicado a preservaccedilatildeo
ao maacuteximo possiacutevel da estruturaccedilatildeo natural destes Reconhece-se que
por suas peculiaridades evidentemente estes solos satildeo problemaacuteticos
devido ao fato da dificuldade da realizaccedilatildeo dos procedimentos e ensaios
usuais Como sugestatildeo se deveriam adaptar novos equipamentos
que imprimissem aos solos pouquiacutessimos efeitos mecacircnicos
consequentemente que tivessem alto grau de sensibilidade assim
partir-se-ia do principio da conservaccedilatildeo das cimentaccedilotildees naturais
durante a anaacutelise geoteacutecnica
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)
Como anteriormente no item 32 na Paacutegina 94 jaacute foi apresentado
o conceito de perda de massa por imersatildeo agora irar-se-aacute apresentar
diretamente o ensaio e seus resultados
Na segunda etapa (Figura 74) em laboratoacuterio o conceito de
perda de massa por imersatildeo foi aplicado realizando-se o ensaio de perda
de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI) com a imersatildeo em aacutegua de um
corpo de prova (CP) livre sem moldes ciliacutendrico de 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento estruturado por um periacuteodo de 48
horas em um recipiente especialmente manufaturado para tal Os
resultados encontram-se na Tabela 14 paacutegina 138 Como jaacute dito estas
136
dimensotildees (CP) foram escolhidas visando corpos de prova semelhantes
aos do ensaio de compressatildeo diametral
Na Figura 76 tem-se um exemplo Em ldquoArdquo encontra o solo
A1SPA imerso durante 48 horas e permanecendo sem desagregaccedilotildees
No fundo do recipiente pode-se notar que natildeo haacute material acumulado o
que natildeo se pode dizer para o material em ldquoBrdquo na Figura 76 que
desagregou parcialmente no primeiro minuto depois de imerso em aacutegua
e que no final de 5 minutos encontrava-se totalmente desagregado
acumulando material no fundo do pote coletor Na mesma figura (Figura
76) pode-se observar um exemplo de solo selecionado (A) e outro de
rejeitado (B) Acredita-se que um valor de ateacute 10 de perda de massa
possa ser devido a alguma imperfeiccedilatildeo amostral e que o tempo de 48
horas para estes solos seja suficiente para que o arcabouccedilo soacutelido
aproxime-se do estado saturado
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada
(A1SPA) e a direita rejeitada (A3SPA)
Para a realizaccedilatildeo do ensaio de perda de massa por imersatildeo
produziu-se um recipiente conforme as Figuras 77 e 78 que basicamente se constitui em um pote (e) com uma torneira adaptada em
sua base (b) e acima desta base um pedestal drenante (c) envolto em
dreno geoteacutecnico (a) onde o corpo de prova permanecia repousando
137
durante as 48 horas necessaacuterias (f) Para um melhor andamento dos
serviccedilos foram manufaturados quatro (4) recipientes
A massa desagregada acumulava-se no fundo (f) e logo depois
de passado o periacuteodo de 48 horas media-se agrave massa desagregada
atraveacutes do controle do seu peso desagregado seco em estufa em relaccedilatildeo
ao peso total seco inicial denominado de perda de massa por imersatildeo
ou PMI
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo
(esquerda) e lateral (direita)
138
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada
Para a medida da expansatildeo estruturada vertical e horizontal dos
solos provocada pela presenccedila da aacutegua em seus vazios utilizou-se de um
sistema constituiacutedo por um medidor de deformaccedilotildees (a) top-cap (d) e
dois aneacuteis de encaixe metaacutelicos (c e) com uma pedra porosa na base
Moldava-se o solo dentro do anel molde ou inferior (c) no estado
indeformado encaixava-se o sistema de aneacuteis e fazia-se inundar com
aacutegua destilada a amostra (Figura 79a) Seguia-se anotando o tempo e a
deformaccedilatildeo correspondente ateacute a constacircncia das variaccedilotildees
volumeacutetricas No intervalo de cada ensaio secava-se ao ar a pedra
porosa para que esta viesse a interferir ao miacutenimo nas expansotildees as dimensotildees do anel molde eram diacircmetro de 599mm altura de 162mm
constante de 0002mmunidade (constante do anel) sendo que na parte
superior verticalmente o corpo de prova era livre
139
(c) Figura 79 ndash Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)
140
Realizavam-se expansotildees em corpos de prova estruturados nas
direccedilotildees vertical e horizontal nas condiccedilotildees naturais e desestruturadas
objetivando-se saber em qual direccedilatildeo o solo expandia mais
identificando anisotropias da mesma forma com o intuito de comparar
o efeito das cimentaccedilotildees sobre as expansotildees
Ressalta-se que natildeo existe normativa para ensaio de expansatildeo
para solos estruturados somente para solos reconstituiacutedos
Para os solos que foram selecionados media-se tambeacutem a
expansatildeo desestruturada com o solo reconstituiacutedo nas mesmas
condiccedilotildees iniciais Para tal desestruturavam-se os solos no almofariz
com o pilatildeo tendo o cuidado para natildeo quebrar partiacuteculas sensiacuteveis
visando reconstituiacute-los compactava-os sem controle de energia dentro
do anel utilizado para expansatildeo
Como se tinha o teor de umidade desta amostra na cacircmara
uacutemida se controlava o peso seco segundo o peso especifico seco
desejado igual agraves condiccedilotildees iniciais acrescentava-se aacutegua ou retirava-
se caso fosse necessaacuterio para a obtenccedilatildeo do mesmo teor de umidade
natural adotado como o teor de umidade do ensaio de expansatildeo vertical
com os equipamentos disponiacuteveis conforme a Figura 79c assim poder-
se-ia corrigir a umidade reduzindo o material as mesmas condiccedilotildees
naturais
Os ensaios de expansatildeo vertical foram realizados no periacuteodo de
novembro de 2009 a fevereiro de 2010
Deste periacuteodo ateacute o mecircs de junho de 2010 periacuteodo em que se
realizou as expansotildees desestruturadas houve reduccedilotildees de 1 agrave 5 no teor
de umidade inicial devido ao permanecimento das amostras na cacircmara
uacutemida
As Figuras 80 e 82 mostram os ensaios de expansatildeo na integra
Para melhorar a visualizaccedilatildeo ampliaram-se estes graacuteficos
separadamente por regiotildees (Figuras 81 e 83)
141
Fig
ura
80 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s es
trutu
rados
nas
condiccedil
otildees
nat
ura
is e
est
rutu
radas
vis
atildeo g
eral
142
Fig
ura
81
ndash V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
80
143
Fig
ura
82 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s re
const
ituiacuted
os
agraves c
ondiccedil
otildees
nat
ura
is (
des
estr
utu
rados)
vis
atildeo g
eral
144
Fig
ura
83
- V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
82
145
44 Ensaio de cisalhamento direto
Os ensaios mais utilizados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia dos solos satildeo as compressotildees descompressotildees e os
cisalhamentos O ensaio que fornece os melhores resultados conforme o
estado de tecnologia atual satildeo as compressotildees triaxiais devido agrave
possibilidade de obter paracircmetros de deformabilidade medir a poro-
pressatildeo simular quaisquer carregamentos e controlar a drenagem Para
os solos naturalmente estruturados o ensaio de compressatildeo triaxial
drenado seria o ideal Cuidados devem ser tomados para que durante a
consolidaccedilatildeo natildeo se rompam as cimentaccedilotildees Poreacutem os ensaios de
laboratoacuterio mais empregados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento satildeo os ensaios de cisalhamento direto
Rapidez baixo custo e facilidade na consolidaccedilatildeo satildeo caracteriacutesticas
que os deixam muito atraentes principalmente para os solos residuais
em especial aos derivados do clatilde graniacutetico que muitas vezes possuem
material granular e grosseiro em sua composiccedilatildeo por isso apresentando
problemas de moldagem de corpos de prova
Deve-se ressaltar que devido agrave alta permeabilidade destes solos
geralmente submetidos ao ensaio com a imersatildeo do solo em aacutegua
subentende-se que este chegue a valores muito aproximados da
saturaccedilatildeo o que natildeo eacute provado fisicamente pois neste ensaio natildeo existe
a possibilidade do controle dos paracircmetros de Skempton (A e B) para
controle da poro-pressatildeo
Para os materiais granulares a experiecircncia cientiacutefica comprova
que os resultados obtidos com o cisalhamento direto como as curvas e
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento se aproximam muito dos
obtidos em ensaios triaxiais Por estas razotildees e devido agrave grande
quantidade de dados jaacute existentes trabalhar com o ensaio de
cisalhamento direto eacute uma boa opccedilatildeo
No ensaio de cisalhamento direto basicamente um corpo de
prova eacute moldado em uma caixa bipartida que possui uma parte fixa e
outra moacutevel Primeiramente inunda-se o corpo de prova e aplica-se um
carregamento vertical para consolidaccedilatildeo do corpo de prova durante 24
horas Apoacutes a consolidaccedilatildeo eacute imposto agrave caixa um binaacuterio de forccedilas
tangenciais respectivamente transferindo ao solo um movimento
cisalhante sob uma velocidade constante gerando uma evoluccedilatildeo das
tensotildees impondo uma superfiacutecie de cisalhamento (Figura 84) Durante
o ensaio medem-se as forccedilas cisalhantes e as deformaccedilotildees vertical e
horizontal para uma forccedila vertical constante ateacute a ruptura do corpo de
146
prova (Figura 84) Satildeo realizados no miacutenimo trecircs corpos de prova para
cada amostra estudada respectivamente para a obtenccedilatildeo da envoltoacuteria
de Mohr-Coulomb
O ensaio eacute guiado pelas condiccedilotildees de drenagem naturais do solo
pois natildeo se consegue impor condiccedilotildees de drenagem neste equipamento
a vista disso natildeo se tem controle da drenagem nem das condiccedilotildees de
fronteira na amostra A tensatildeo neutra natildeo eacute medida por isso as tensotildees
efetivas satildeo desconhecidas O resultado eacute um plano de ruptura e um
campo de tensotildees e deformaccedilotildees na amostra natildeo uniformes com rotaccedilatildeo
do plano de tensotildees principais (Figura 84) A concentraccedilatildeo de tensotildees
nas bordas da caixa cisalhante e a rigidez desta satildeo os principais
agentes que provocam a formaccedilatildeo do campo desuniforme de tensotildees
(HUMMES 2007)
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990
Devido agrave grande heterogeneidade do maciccedilo em que se trabalha
para que se pudesse estudar os efeitos anisotroacutepicos que incidem sobre
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento elaborou-se para cada
amostra 3 corpos de prova na direccedilatildeo vertical e 3 corpos de prova na
direccedilatildeo horizontal Estas amostras por sua vez foram sempre coletadas
na posiccedilatildeo vertical em relaccedilatildeo ao maciccedilo (zecircnite) conforme a Figura 85
Inicialmente antes da consolidaccedilatildeo as condiccedilotildees dos corpos de prova
eram as naturais ou seja com o teor de umidade natural
Apesar de se saber que existe uma infinidade de planos que
poderiam ser estudados acredita-se que estes planos escolhidos para
cisalhar sejam os mais importantes e representativos Durante a
moldagem dos corpos de prova teve-se o cuidado de moldar ao maacuteximo
fora da influecircncia de planos de fraqueza reliquiacuteares que pudessem
intervir nos resultados enfraquecendo os corpos de prova
147
Eacute de se esperar que o plano que tenha maior massa de material
confinante em seu entorno se mantenha mais protegido dos efeitos das
intempeacuteries tendendo a expandir menos conservando assim suas
caracteriacutesticas intriacutensecas de resistecircncia iniciais Por outro lado o plano
que eacute atingido por desconfinamentos em geral como o deslizamento por
exemplo torna-se desprotegido desconfinado consequumlentemente fica
exposto agraves variaccedilotildees volumeacutetricas portanto tendendo a ser menos
estruturado Natildeo obstante foi possiacutevel comparar os valores dos
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento dos solos com os valores
obtidos nas expansotildees realizadas pois na anaacutelise se fez que os planos
utilizados fossem correspondentes
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados
horizontal e vertical e das expansotildees
Os corpos de prova foram consolidadas em estaacutegios sob tensotildees
normais de 31 kPa 74 kPa 122 kPa ateacute a constacircncia de volume que
ocorria em torno de duas horas As baixas tensotildees representam agrave tensatildeo
atuante devido ao peso proacuteprio do solo e as maiores tecircm o objetivo de
simular o comportamento do solo sobre campos de tensotildees crescentes
oriundos de carregamentos que o levaratildeo a ruptura sob condiccedilotildees
drenadas As amostras tinham dimensotildees de 2065mm de altura com
1016mm de lados
Prosseguem nas paacuteginas seguintes as tabelas siacutenteses
envoltoacuterias de ruptura e os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
para os solos selecionados e ensaiados com o equipamento de
148
cisalhamento direto nos planos vertical e horizontal todos sob
condiccedilotildees de inundaccedilatildeo e consolidados
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
149
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
150
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
151
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
152
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
153
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
154
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
155
(as
curv
as c
onti
nuam
na
outr
a p
aacutegin
a)
156
Fig
ura
100 ndash
Curv
as t
ensotilde
es-d
eform
accedilotildees
par
a os
solo
s es
tudad
os
obti
das
no e
nsa
io d
e ci
salh
amen
to d
iret
o
157
45 Ensaio de compressatildeo diametral
Este ensaio idealizado pelo professor Lobo Carneiro
(CARNEIRO1943) tambeacutem eacute conhecido como ensaio Brasileiro Na
verdade eacute a medida indireta da traccedilatildeo de um material portanto sob
certo ponto de vista principalmente o geoteacutecnico eacute a medida da coesatildeo
dos materiais Pela sua simplicidade precisatildeo e uniformidade de
resultados eacute reconhecido no meio teacutecnico como muito adequado para
obter dados de resistecircncia agrave traccedilatildeo de materiais como concreto rochas
solos fortes e estruturados (INGLES FRYDMAN 1963)
O teste envolve o carregamento uniaxial de um cilindro circular
ou um disco Ocorre uma uniformidade de tensotildees de traccedilatildeo
perpendiculares ao longo do plano diametral onde ocorre a ruptura
sendo que no nuacutecleo da amostra desenvolvem-se condiccedilotildees biaxiais
observar a Figura 101 (KRISHNAYA EISENSTEIN 1974)
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo diametral
Por isso a regiatildeo de distribuiccedilatildeo das tensotildees eacute relativamente
uniforme desde que a largura dos filetes de apoio seja de 10 do
diacircmetro da amostra (CARNEIRO 1943) A amostra deve possuir uma
relaccedilatildeo de 2 (dois) entre altura e diacircmetro para que a geometria do
corpo de prova natildeo interfira no ensaio Assume-se que a ruptura tenha
iniciado no instante em que ocorre a carga de pico (INGLES FRYDMAN 1963) A formulaccedilatildeo baacutesica do ensaio eacute a seguinte
DL
Pt
2
5
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
158
Onde
σt - Resistecircncia agrave traccedilatildeo
P - Esforccedilo de compressatildeo total aplicado
L - Altura da amostra
D - Diacircmetro da amostra
A existecircncia de coesatildeo verdadeira em solos residuais oriundos do
granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Solos
com coesatildeo verdadeira deveratildeo apresentar pequena resistecircncia agrave traccedilatildeo
mesmo quando submetidos a estados fiacutesicos sem confinamento A
medida eacute dita indireta pois durante o ensaio natildeo haacute traccedilatildeo propriamente
dita mas sim devido ao carregamento se induz este a um estado de
traccedilatildeo Por isso a forma do corpo de prova alinhamento do
carregamento e a distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees satildeo premissas para
que se alcancem medidas de valores corretos durante o ensaio
O objetivo foi realizar este ensaio para se medir a traccedilatildeo de
forma indireta nos corpos de prova concomitantemente tentando
interligar estes resultados obtidos com as cimentaccedilotildees existentes entre
partiacuteculas para tal posteriormente associando estes resultados ao
intercepto coesivo dos solos e seus agentes intervenientes Adotou-se
como corpo de prova padratildeo um cilindro indeformado com 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento
Para todos os solos (amostras) selecionados realizaram-se a
compressatildeo diametral com corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e
submersas todos estruturados A imersatildeo era por um tempo miacutenimo de
48 horas
Acredita-se que devido agrave permeabilidade razoavelmente alta
dos solos em estudo este procedimento e o periacuteodo de submersatildeo
fossem suficientes para remover quase que totalmente os efeitos da
coesatildeo aparente atingindo um estaacutegio muito proacuteximo da condiccedilatildeo
saturada Logo depois de concluiacutedo o periacuteodo de submersatildeo retirava-se
o corpo de prova da imersatildeo e rapidamente submetia-o agrave ruptura pois o
sistema de compressatildeo jaacute estava todo preacute-acionado Para a realizaccedilatildeo de
todo o procedimento natildeo eram gastos mais do que 5 minutos As
rupturas se davam na carga de pico Para o ensaio com amostra natural
moldavam-se os corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e submetia-os
as compressotildees A constante do anel de carga que se obteve com sua
calibraccedilatildeo segue na tabela siacutentese do ensaio (Tabela 22 Paacuteg171)
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
163
B) Corpos de prova submetidos ao ensaio sob as condiccedilotildees poacutes-
inundadas
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista
superior
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral
164
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas
165
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de
ruptura vista lateral (A18)
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais
166
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)
Figura 115 ndash Corpo de prova A11
167
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da
amostra A20 vista de topo
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do
corpo de prova vista lateral (A20)
168
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de
planos de fraqueza (A20)
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada
169
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral
170
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)
Algumas observaccedilotildees foram realizadas durante os ensaios de
compressatildeo diametral Focava-se examinar com minuacutecia a formaccedilatildeo do
plano de ruptura durante o carregamento Para os corpos de prova
ensaiados tem-se os corpos de prova A1 A11 A18 A20 A21 A22 que
formaram planos de ruptura condizentes com a teoria formando um
campo de tensotildees uniformes como o esperado Exceccedilotildees aconteceram
A amostra A18 por exemplo que devido a planos de fraqueza natildeo
formou a superfiacutecie de ruptura esperada e por fim a amostra A2 que
apesar de ter sido selecionada no PMI desagregou posteriormente
quando submetida agrave imersatildeo Estes detalhes podem ser visualizados na
coletacircnea de fotos da Figura 103 ateacute a Figura 122
Segue na Tabela 22 a apresentaccedilatildeo dos resultados em forma de
tabela com resumo dos dados obtidos durante o ensaio de compressatildeo
diametral
171
T
ab
ela
22 ndash
Tab
ela
siacutente
se c
om
os
val
ore
s de
resi
stecircn
cia
agrave tr
accedilatildeo
par
a os
solo
s se
leci
onad
os
e en
saia
do
s
A1
00
571
483
38
176
2410
0128
4604
8126
38
177
2410
1121
5155
7449
0
A1B
00
571
--
--
--
266
38
170
8-
-358
5-
A2
00
571
75
38
176
2214
1144
893
9-
--
--
--
A11
00
571
191
38
176
2296
8127
7239
115
38
176
5307
3125
918
7220
4
A18A
00
571
470
38
176
2389
4132
8588
588
38
171
5391
2132
2117
4471
1
A18B
00
571
--
--
--
124
38
158
9-
-200
9-
A20
00
571
220
38
176
2512
9114
7275
574
38
162
8394
4107
3112
4163
0
A20B
00
571
--
--
--
21
38
169
5-
-28
8-
A21
00
571
119
38
176
2437
6109
4149
029
38
170
4439
9111
639
3109
7
A22
00
571
175
38
176
2519
5113
6219
128
38
177
2513
108
934
6184
5
σts
at
(kP
a)
Δσ
t (k
Pa)
EN
SA
IO D
E C
OM
PR
ES
SAtilde
O D
IAM
ET
RA
L
Condiccedil
otildees
nat
ura
isC
ondiccedil
otildees
inundad
as
wi
()
Const
ante
do
anel
de
carg
a
(kgd
ivis
atildeo)
Corp
os
de
pro
va
das
amost
ras
sele
cionad
as
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
γs
(kN
m3)
wi
()
γs
(kN
m3)
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
σtntilde
sat
(kP
a)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
cm)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
(cm
)
172
5 ndash ANAacuteLISE DOS RESULTADOS
Neste capiacutetulo apresentam-se as anaacutelises dos experimentos
realizados de forma global sempre visando os objetivos gerais
Primeiramente apresenta-se uma tabela siacutentese de caraacuteter geral
que traz resumidamente todos os dados meacutedios obtidos para os solos
durante a campanha de ensaios laboratoriais de caracterizaccedilatildeo e ensaios
em geral realizados no laboratoacuterio LMS-UFSC Como durante a
realizaccedilatildeo dos ensaios em geral obteve-se um grande nuacutemero de valores
para os iacutendices fiacutesicos aplicou-se sobre estas variaacuteveis quantitativas um
tratamento estatiacutestico preacutevio mais especificamente as teacutecnicas de meacutedia
aritmeacutetica e desvio padratildeo assim obtendo-se um valor representativo
para cada ensaio correspondente a cada solo Em matildeos destes montou-
se esta tabela resumo (siacutentese)
Em seguida apresenta-se o cruzamento das variaacuteveis obtidas
durante a caracterizaccedilatildeo em forma graacutefica Tabela 23 e as Figuras 123
124 e 125 no item 51
Por fim apresenta-se de forma praacutetica uma anaacutelise graacutefica
detalhada realizada segundo cruzamentos das variaacuteveis mais importantes
investigadas de interesse na pesquisa De forma objetiva separa-se esta
parte da anaacutelise em cinco (5) grandes grupos de famiacutelias que trazem as
variaacuteveis a serem analisadas segundo a sua afinidade ou vinculamento
que satildeo intercepto coesivo obtido no ensaio de cisalhamento direto
sobre condiccedilotildees inundadas item 52 Figuras 126 a 135 acircngulo de atrito
interno obtido no ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees
inundadas item 53 Figuras 136 137 e 138 resistecircncia agrave traccedilatildeo obtida
no ensaio de compressatildeo diametral apoacutes inundaccedilatildeo e natural item 54
Figuras 139 a 147 variaccedilotildees volumeacutetricas obtidas no ensaio de
expansatildeo item 55 Figuras 148 e 149
As linhas de tendecircncia foram objetivo de diversas anaacutelises
traccedilados e sobreposiccedilotildees Onde possiacutevel acrescentam-se como dados
complementares (BARBETTA 1999) a equaccedilatildeo caracteriacutestica da
dispersatildeo o coeficiente de determinaccedilatildeo Rsup2 Coeficiente de Pearson
(CPearson)
174
51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos
Neste momento realiza-se uma anaacutelise dos valores meacutedios
obtidos para os iacutendices fiacutesicos e limites de Atterberg nos ensaios
normalizados de caracterizaccedilatildeo conjuntamente com os dados obtidos
para cada corpo de prova utilizado para os ensaios de cisalhamento
direto expansotildees e perda de massa por imersatildeo Pode-se dizer ateacute que se
trata de um cruzamento geral entre variaacuteveis obtidas durante estes
ensaios Todas as anaacutelises foram realizadas para os solos no estado
estruturado
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural
A anaacutelise da Figura 123 mostra que o grau de saturaccedilatildeo aumenta
conjuntamente com o teor de umidade natural
175
Figura 124 ndash Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural
176
Os valores obtidos na pesquisa quando inseridos na carta de
Casagrande (1932) natildeo se encontram na regiatildeo esperada para solos
areno-siltosos (Figura 124) O iacutendice de vazios natural diminui enquanto
o peso especiacutefico seco aumenta segundo a Figura 125
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e horizontal
com as outras variaacuteveis obtidas
Agora se introduz a anaacutelise do intercepto coesivo em funccedilatildeo das
diversas variaacuteveis estudadas Os valores do intercepto coesivo foram
obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em duas direccedilotildees
ortogonais Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos
corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de cisalhamento direto
nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto
177
A anaacutelise da relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos verticais e
horizontais (Figura 126) apesar do pequeno nuacutemero de pontos mostra
haver significativas diferenccedilas entre a coesatildeo vertical e horizontal
Segundo o graacutefico da Figura 126 a coesatildeo vertical eacute levemente
maior do que a horizontal
Ainda analisando o graacutefico da Figura 126 pode-se constatar
que existem fortes indiacutecios do intercepto coesivo ter comportamento
anisotroacutepico
Devido a este comportamento observado pode-se supor que
existem possibilidades da estruturaccedilatildeo devido agraves cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas ser maior na direccedilatildeo vertical Acredita-se que com o aumento
do espaccedilo amostral estas observaccedilotildees possam se aclarar mais
graficamente
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
178
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
179
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
A Figura 127 mostra da mesma forma que a Figura 129 natildeo
haver dependecircncia sensiacutevel entre o intercepto coesivo horizontal e a
expansatildeo horizontal estruturada Por outro lado na Figura 128 e
tambeacutem na Figura 130 observa-se que o intercepto coesivo vertical
mostra uma afinidade com as expansotildees diminuindo com o aumento
das expansotildees estruturadas
180
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural
A anaacutelise da Figura 131 aponta haver um aumento da coesatildeo
com o aumento do teor de umidade natural Colocaram-se dados que
Bevilaqua (2004) e Higashi (2006) obtiveram para solos semelhantes
(Figura 131)
181
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Muito embora haja uma significativa dispersatildeo ao contraacuterio do
esperado o graacutefico da Figura 132 revela uma tendecircncia de aumento do
intercepto coesivo com o aumento do iacutendice de vazios natural
182
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural
Observa-se na Figura 133 haver uma tendecircncia de crescimento
do intercepto coesivo com o grau de saturaccedilatildeo natural
183
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
As Figuras 134 e 135 respectivamente mostram que os interceptos
coesivos vertical e horizontal dependem muito pouco dos limites de
Atterberg entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre as
variaacuteveis
184
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
185
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno vertical
e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas
Da mesma forma seraacute analisado o acircngulo de atrito interno obtido
atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em funccedilatildeo das diversas
variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram
determinados nos corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de
cisalhamento direto nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a interpretaccedilatildeo graacutefica
conjunta dos acircngulos de atrito interno vertical e horizontal destes solos
(Figura 136) revela indiacutecios de comportamento isotroacutepico
186
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Observa-se uma forte influecircncia do iacutendice de vazios no acircngulo
de atrito interno pois a interpretaccedilatildeo graacutefica da Figura 137 denota que o
iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito diminui
Na Figura 137 os dados obtidos por Bevilaqua (2004) foram
analisados conjuntamente
187
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia
A Figura 138 tambeacutem mostra fortes afinidades entre o acircngulo
de atrito interno e a fraccedilatildeo areia da granulometria pois as duas variaacuteveis
apresentam crescimento conjunto
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis obtidas
Nesta anaacutelise objetivam-se relacionar as resistecircncias agrave traccedilatildeo
medidas no ensaio de compressatildeo diametral para os solos pesquisados
com as outras variaacuteveis medidas em outros ensaios O enfoque principal
agora era tentar realizar um dos objetivos principais do trabalho por
isso cruzam-se as resistecircncias agrave traccedilatildeo com os valores obtidos para o
intercepto coesivo e expansotildees a procura de correlaccedilotildees natildeo obstante cruza-se tambeacutem com os iacutendices fiacutesicos obtidos nos proacuteprios corpos de
prova do ensaio de traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo foi obtida em amostras
sob condiccedilotildees naturais e apoacutes submersatildeo Completa-se a anaacutelise
comparando os valores obtidos com os de outras pesquisas
188
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
189
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
190
A anaacutelise graacutefica conjunta das Figuras 139 140 141 142
aponta que o intercepto coesivo vertical comporta-se mais influenciado
pela resistecircncia a traccedilatildeo do que o intercepto coesivo horizontal
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a anaacutelise conjunta dos
graacuteficos do intercepto coesivo em funccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo expotildee
que existe a tendecircncia de aumento do intercepto coesivo com o aumento
da resistecircncia agrave traccedilatildeo destes solos (Figuras 139 140 141 e 142)
Observa-se que a aproximaccedilatildeo de valores entre as variaacuteveis
coesatildeo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute relacionada agrave preservaccedilatildeo ou natildeo das
cimentaccedilotildees
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos
A anaacutelise graacutefica da Figura 143 revela uma tendecircncia de
aumento dos interceptos coesivos horizontais e verticais
191
concomitantemente com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural e a resistecircncia agrave traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo variaacutevel
semelhante agrave coesatildeo aparente
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas
Na Figura 144 comparam-se graficamente os valores obtidos
na pesquisa com valores obtidos por outros pesquisadores Neste graacutefico
observam-se a formaccedilatildeo de famiacutelias de curvas que podem indicar
192
dependecircncias e correlaccedilotildees entre os dados comparados relaccedilotildees estas
que poderiam melhorar com o aumento do espaccedilo amostral Os valores
de resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28 kPa) obtida satildeo comparativamente
maiores do que valores publicados por outros pesquisadores apesar do
iacutendice de vazios ser significativamente maior (05-16)
A tendecircncia verificada eacute a mesma ou seja a resistecircncia a traccedilatildeo
diminui com o aumento do iacutendice de vazios
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais
193
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
194
Da anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das
expansotildees (Figuras 145 e 146) observa-se natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis Pode-se observar que existe uma leve tendecircncia da
resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais
aumentam (Figura 145)
A anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo natural e
inundada (Figura 147) revela haver tendecircncia em aumento desta
diferenccedila em quanto agraves expansotildees diminuem
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas
Nesta anaacutelise buscam-se correlaccedilotildees entre as variaccedilotildees
volumeacutetricas de expansatildeo obtidas atraveacutes do ensaio de expansatildeo natildeo
normalizado e as outras variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices
fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos corpos de prova
moldados para o proacuteprio ensaio de expansatildeo Os corpos de prova
inicialmente estavam nas condiccedilotildees naturais e estruturadas
posteriormente para a realizaccedilatildeo do ensaio foram submetidas agrave
submersatildeo em aacutegua Ensaiaram-se tambeacutem algumas amostras
desestruturadas a fim de estabelecer comparaccedilotildees de grandezas
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados
195
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)
Da anaacutelise conjunta entre as expansotildees estruturadas (Figura
148) pode-se observar que existe uma tendecircncia das expansotildees
horizontais serem maiores do que as expansotildees verticais As expansotildees
horizontais tambeacutem satildeo as que mais tempo demoram para alcanccedilar a
expansatildeo maacutexima e estabilizar (Figura 149)
O fato das expansotildees serem menores na direccedilatildeo vertical que eacute a
direccedilatildeo que tem maior valor de intercepto coesivo eacute relevante e daacute
indiacutecios de uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de que a estruturaccedilatildeo dos solos eacute
maior na direccedilatildeo vertical o que prova que as cimentaccedilotildees exercem
forccedilas contraacuterias importantes contra as expansotildees
Em breve conjetura tentar-se-aacute formar algumas hipoacuteteses para estas
evidecircncias acima expostas
Levando-se em conta a coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
(Capitulo 3) pode-se observar que a encosta antes do deslizamento
mostrava-se ter mais massa confinante na direccedilatildeo vertical do que na
horizontal ou seja o talude era mais alto do que largo
consequumlentemente deduz-se que na direccedilatildeo vertical a coesatildeo tenha
permanecido mais protegida do intemperismo e mais preservada devido
196
agraves tensotildees confinantes durante sua histoacuteria geoloacutegica O deslizamento
por sua vez deslocou mais massa horizontal do que vertical fato que
tambeacutem pode ser observado na coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
Sendo assim pode-se partir do pressuposto de que esta condiccedilatildeo de
confinamento e rigidez prevaleceu tambeacutem depois do deslizamento
obviamente com outra geometria Por estas razotildees ainda se mantiveram
mais preservadas as propriedades intriacutensecas do solo na direccedilatildeo vertical
assim proporcionando nesta direccedilatildeo valores maiores de estruturaccedilatildeo
Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que os solos
em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo apresentam-se
com comportamento bem mais isotroacutepico do que o esperado
197
6 CONCLUSOtildeES
As principais conclusotildees dessa pesquisa para estes solos
seguem agrupadas em famiacutelias conforme a variaacutevel de interesse
61 - Sobre a caracterizaccedilatildeo amostragem curvas tensatildeo-
deformaccedilatildeo e ensaios em geral pode-se dizer
611 ndash Um total de 27 amostras indeformadas de solos residuais
foi obtido em campo na regiatildeo da Grande Florianoacutepolis Os valores de
iacutendice de plasticidade variaram na faixa de 0 a 54 Os solos possuem
teor de materiais com granulometria fina bem expressiva (12 a 45)
e iacutendice de vazios relativamente elevados na faixa de 08 a 17
612 ndash Do total de 27 amostras apenas 6 natildeo desagregaram
quando submetidas agrave inundaccedilatildeo Para essas foi realizado o ensaio de
compressatildeo diametral para a determinaccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo entre
partiacuteculas
613 ndash Durante a realizaccedilatildeo do ensaio de Perda de Massa por
Imersatildeo natildeo houve meio termo ou as amostras desagregavam por total
ou mantinham o arcabouccedilo soacutelido intacto apoacutes imersatildeo
614 ndash Foram identificados alguns fatores que alteram e
minimizam as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas como
- O desconfinamento e o aliacutevio das tensotildees confinantes que
provocam ciclos de expansatildeo-contraccedilatildeo in situ
- Os efeitos da amostragem e a sensibilidade das cimentaccedilotildees
- Os efeitos de desintegraccedilatildeo e alteraccedilatildeo fiacutesico-quiacutemicos do
intemperismo acabam por alterar e remover as cimentaccedilotildees
615 ndash O grau de saturaccedilatildeo natural aumenta conjuntamente com
o teor de umidade natural
616 ndash O iacutendice de vazios natural diminui enquanto o peso
especiacutefico natural aumenta
A interpretaccedilatildeo graacutefica das curvas tensatildeo-deformaccedilatildeo (Figura
100 Paacuteg 156) mostra que os solos A1 e A18 independentemente do
estaacutegio e da direccedilatildeo de cisalhamento possuem a tendecircncia inicial de
comportamento fraacutegil riacutegido e linear e que com o aumento das tensotildees
cisalhantes alcanccedilam a resistecircncia de pico fragilizando-se iniciando a
quebra gradual das cimentaccedilotildees Neste instante forma-se a tensatildeo de
cedecircncia e as deformaccedilotildees jaacute alcanccedilaram valores em torno de 2
ocorrendo conjuntamente uma tendecircncia agrave expansatildeo Com a quebra
gradual das cimentaccedilotildees ocorre a plastificaccedilatildeo do material A resistecircncia
198
ao cisalhamento que era governada ateacute entatildeo pelas cimentaccedilotildees
transfere seu domiacutenio gradualmente para o acircngulo de atrito interno ateacute o
estado residual Pode-se classificar tais solos como do grupo 1 na
classificaccedilatildeo de Schmertmann e Osterberg (1960) e do grupo 3 de Coop
e Atkinson (1993)
Os outros solos submetidos ao cisalhamento na pesquisa (A2
A11 A20 A21 A22) diferem deste comportamento exposto exibem
comportamento mais duacutectil e parecem pertencer a grupos
intermediaacuterios entre bonding-dominated e fabric-dominated
Por isso conclui-se que os solos A1 e A18 satildeo os que mais possuem
contribuiccedilatildeo da estruturaccedilatildeo por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas na
resistecircncia ao cisalhamento e podem ser denominados de bonding-
dominated soils
62 - Sobre o intercepto coesivo
621 ndash Da anaacutelise dos dados da pesquisa observa-se existirem
fortes indiacutecios de que o intercepto coesivo tenha comportamento
anisotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 448 a 2087 kPa (Figura
126)
622 ndash O intercepto coesivo vertical apresenta-se levemente
maior do que o horizontal (Figura 126)
623 - Houve diminuiccedilatildeo do intercepto coesivo vertical com o
aumento das expansotildees estruturadas (Figuras 128 e 130) Por outro lado
a anaacutelise graacutefica aponta natildeo haver dependecircncia entre o intercepto
coesivo horizontal e as expansotildees estruturadas (Figuras 127 e 129)
624 ndash Observam-se aumentos da coesatildeo com o aumento do teor
de umidade natural (figura 131)
625 ndash Ao contraacuterio do esperado ocorre uma tendecircncia de
aumento da coesatildeo com o aumento do iacutendice de vazios natural
(Fig132) igualmente tambeacutem com o grau de saturaccedilatildeo natural
(Fig133)
626 ndash Os limites de Atterberg mostram pouca relaccedilatildeo com o
intercepto coesivo entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre
as variaacuteveis (Fig 134 e 135)
199
63 ndash Quanto ao comportamento do acircngulo de atrito interno
observou-se
631 - Os dados da pesquisa indicam existir um comportamento
isotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 266 a 416ordm (Figura 136)
632 - O iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito
diminui (Fig137) por outro lado a fraccedilatildeo areia aumenta conjuntamente
com o acircngulo de atrito (Fig138)
64 - A resistecircncia agrave traccedilatildeo demonstrou
641- O intercepto coesivo vertical mostra ter maior afinidade
com a resistecircncia agrave traccedilatildeo vertical do que com a horizontal (Figuras 139
140 141 e 142)
642 - Existe uma tendecircncia de aumento do intercepto coesivo
com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo (Figuras 139 140 141 e 142)
643 ndash A interpretaccedilatildeo graacutefica revela uma tendecircncia de aumento
dos interceptos coesivos com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia
a traccedilatildeo natural e a resistecircncia a traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo (Fig143)
enquanto que por outro lado esta diferenccedila parece diminuir enquanto as
expansotildees aumentam (Fig147)
644 ndash Os valores de resistecircncia a traccedilatildeo variaram entre 2 e 28
kPa e satildeo relativamente maiores do que valores publicados por outros
pesquisadores apesar do iacutendice de vazios ser significativamente maior
A tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios (Figura 144)
645 ndash A anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo
das expansotildees (Figuras 145 e 146) aponta natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis existindo apenas uma leve tendecircncia da resistecircncia agrave
traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais aumentam (Figura
145)
65 ndash Sobre as expansotildees
651 ndash A faixa de valores de expansatildeo estruturada eacute baixa
variando de 00037 agrave 065 As expansotildees estruturadas horizontais
apresentam-se maiores do que as expansotildees verticais sendo que as
expansotildees horizontais satildeo as que mais tempo demoram para atingir a
expansatildeo maacutexima e estabilizar estas variaram de 200s a 1200s (Figuras
148 e 149)
200
652 ndash As expansotildees estruturadas que variaram na faixa entre
00037 a 065 satildeo bem menores do que as expansotildees desestruturadas
que variam na faixa de 033 a 670 (Figuras 80 81 82 e 83 Pag137
a 140)
653 ndash Talvez devido ao pequeno nuacutemero de dados natildeo foi
estabelecida uma relaccedilatildeo clara entre o aumento da expansatildeo e a
diminuiccedilatildeo da resistecircncia agrave traccedilatildeo que justificasse mesmo que
parcialmente a desagregaccedilatildeo das amostras indeformadas
66 ndash Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral
661 - As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas portanto a estruturaccedilatildeo satildeo maiores na
direccedilatildeo vertical do que na horizontal e que a aproximaccedilatildeo de valores
entre as variaacuteveis intercepto coesivo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute vinculada
a preservaccedilatildeo ou natildeo das cimentaccedilotildees sendo que as cimentaccedilotildees
exercem forccedilas significativas conta as expansotildees Estas hipoacuteteses estatildeo
fundamentadas nas seguintes observaccedilotildees O fato das expansotildees serem
menores na direccedilatildeo vertical A direccedilatildeo vertical possuir o maior valor de
intercepto coesivo O intercepto coesivo ter dependecircncia e crescer
enquanto as expansotildees estruturadas diminuem Existir uma tendecircncia de
aumento do intercepto coesivo com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo
662 ndash Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que
os solos em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo
apresentam-se com comportamento bem mais isotroacutepico do que o
esperado
663 ndash Problemas praacuteticos encontrados em taludes constituiacutedos
pelos solos pesquisados como as instabilidades escorregamentos e
susceptibilidade a erosatildeo satildeo em sua grande maioria causados pela
instabilidade do arcabouccedilo soacutelido destes solos na presenccedila da aacutegua Este
processo eacute muitas vezes facilitado pelo corte inadequado do talude
natural e pela falta de sistema de drenagem adequado
664 - Na praacutetica de projetos que envolvam solos naturalmente
estruturados a utilizaccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral eacute uma
opccedilatildeo viaacutevel e bem realista
201
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
A fim de ampliar os conhecimentos destes tipos de solos e dar
prosseguimento a esta pesquisa sugere-se os seguintes estudos
posteriores
- Desenvolver mais pesquisas comparativas utilizando o ensaio de
compressatildeo diametral (Brazilian Test)
- Melhorias e estudos de aplicabilidade dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo de forma que estes se tornem mais representativos para
os solos residuais e estruturados
- Avaliar o conceito de partiacutecula unitaacuteria indestrutiacutevel e
incompressiacutevel de Terzaghi e sua validade como um todo para os
solos residuais
- Estudos a fim de normalizar os ensaios sugeridos de perda de
massa por imersatildeo em aacutegua e expansatildeo dos solos na presenccedila de aacutegua
visando aplicabilidade aos solos residuais estruturados natildeo
reconstituiacutedos
- Medir a tensatildeo de expansatildeo provocada pelos solos durante a
imersatildeo em aacutegua
- Medir os moacutedulos de deformabilidade destes solos utilizando o
ensaio de compressatildeo diametral medindo concomitantemente pequenas
deformaccedilotildees nas condiccedilotildees submersas
- Medir a succcedilatildeo destes solos utilizando por exemplo a teacutecnica
do papel filtro Whatman nuacutemero 42
- Avaliar os efeitos da perda de aacutegua e alteraccedilotildees no teor de
umidade destes solos depois da amostragem e durante a permanecircncia na
cacircmara uacutemida comparando estes dados tambeacutem com as variaccedilotildees de
temperatura umidade e pressatildeo atmosfeacutericas diaacuterias durante o periacuteodo
de permanecircncia
- Estudar as curvas de tensotildees-deformaccedilotildees destes solos
comparando estados estruturados e desestruturados utilizando o ensaio
triaxial drenado ou outro equipamento com alta tecnologia tambeacutem
estudando os pontos de quebra das cimentaccedilotildees e as tensotildees de
cedecircncia determinando os paracircmetros de deformabilidade conforme
recomendado por Maccarini (1988)
- Viabilizar uma comparaccedilatildeo entre um solo estruturado
artificialmente como elaborou Maccarini (1988) e o solo A1 e A18 que
possuem fortes cimentaccedilotildees e tentar estabelecer relaccedilotildees entre o
202
comportamento destes solos e as classificaccedilotildees de Schmertmann e
Osterberg (1960) e com os grupos de Coop e Atkinson (1996)
- Examinar as relaccedilotildees mais profundamente entre a rocha matildee e
os solos residuais produzidos por esta assim como a determinaccedilatildeo da
denominaccedilatildeo exata das rochas envolvidas na pesquisa e tambeacutem suas
constituiccedilotildees mineraloacutegicas talvez tentando em laboratoacuterio produzir
efeitos semelhantes ao do intemperismo natural atraveacutes de um
intemperizador artificial
203
REFEREcircNCIAS
ADAMSON AW The physical chemistry of surfaces Interscience
New York 756p 1960
AIREY D W Triaxial testing of naturally cemented carbonate soil
J Geotech Eng ASCE 119(9) p1379ndash1398 1993
ALLMAN MA POULOS HG Stress-strain behaviour of an
artificially cemented calcareous soil Proceedings of Int Conf on
Calcareous Sediments Vol 2 p51-58 1988
ALONSO EE GENS A JOSA A A constitutive model for
partially satured soils Geacuteotechnique v40 n3 p405-430 1990
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
Special procedures for testing soil and rock for engineering purposes
STP 479 5 th Ed American Society for Testing and Materials 634p
1970
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
D3080-04 Standart Test Method for Direct Shear Test of soils Under
Consolidated Drained Conditions 7p1998
ASHGHARI E TOLL DG HAERI SM Triaxial behaviour of a
cemented gravelly sand Tehran alluvium Journal of Geotechnical
and Geological Engineering Kluwer Academic Publishers The
Netherlands 21(1) p1-28 2003
ASHGHARI E DG TOLL DG HAERI SMH Effect of
Cementation on the Shear Strength of Tehran Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 15(1) 65-71 University of Tehran ISSN
1016-1104 Gravelly Sand Using Triaxial Tests 18p 2004
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solo ndash Anaacutelise granulomeacutetrica Rio de Janeiro 13p 1984
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solos Anaacutelise granulomeacutetrica conjunta Rio de Janeiro13p
1984a
204
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMA TEacuteCNICAS NBR
6502 Solos e rochas Rio de Janeiro18p 1995
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6459 Solo Determinaccedilatildeo do limite de liquidez Rio de Janeiro
6p 1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6508 Gratildeos de solos que passam na peneira de 48 mm -
Determinaccedilatildeo da massa especiacutefica Rio de Janeiro 6p 1984c
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7180 Solo Determinaccedilatildeo do limite de plasticidade Rio de
Janeiro3p 1984d
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9604 Abertura de poccedilo e trincheira de inspeccedilatildeo em solo com
retirada de amostras deformadas e indeformadas Rio de Janeiro9p
1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa
consistecircncia em furos de sondagem Rio de Janeiro7p 1997
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6457 Preparaccedilatildeo para ensaios de compactaccedilatildeo e ensaios de
caracterizaccedilatildeo Rio de Janeiro1p 1986a
ATKINSON J An Introduction to Mechanics of Soils and
Foundations Though Critical State Soil Mechanics McGraw-Hill
Book Company London UK 337p 1996
ATKINSON JH BRANSBY PL The Mechanics of Soils McGraw-
Hill London 375p1978
ATKINSON J Foundations and slopes Mc-Graw-Hill London 382p
1981
ATKINSON JH EVANS JS Discussion on the measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique 35 No3 p378-
380 1982
205
ATKINSON JH RICHARDSON D STALLEBRASS SE Effect
of recent stress history on the stiffness of overconsolidated soil
Geacuteotechnique 40(4) p531540 1990
ATKINSON JH SAumlLLFORS G Experimental determination of
stress-strain-time characteristics in laboratory and in-situ tests in Deformation of soils and displacements of structures (Proc X
ECSMFE) (Ed Associazione Geo-tecnica Italiana) AA Balkema
Rotterdam 3 p915-956 1991
ATKINSON JH STALLEBRAS SE A model for recent history
and non-linearity in the stress-strain behaviour of overconsolidated
soil Proceedings of 7 th IACMAGrsquo91 Cairns p555-560 1991
ATKINSON JH COOP MR STALLEBRASS SE VIGGIANI
G Measurement of stiffness of soils and rocks in laboratory tests
Proc Of 25th Annual Coc Of Engng Geo Group Leeds British
Geology Society 1990
ATKINSON JH CHARLES JA MHACH HK Examination of
erosion resistence of clays in embankment dams Quarterly Journal of
Engineering Geology 23 p 103-108 1990
ATTERBERG A Uumlber dir Physikalische Bodenuntersuchung und
uumlber die Plasticitat der Tone Internationale Mitteilungen
Bodenkunde vol 1 p 10-43 1911
BARBETTA PA Estatiacutestica aplicada agraves Ciecircncias Sociais 3ed
Editora da UFSC Florianoacutepolis 284p 1999
BASTOS CAB Mapeamento e caracterizaccedilatildeo geomecacircnica das
unidades geoteacutecnicas de solos oriundos dos granitos gnaisses e migmaacutetitos de Porto Alegre Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash
Escola de Engenharia Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS156p
1991
BEVILAQUA FZ Estudo do comportamento geomecacircnico de solos
residuais de granito de Florianoacutepolis Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
engenharia) ndash Escola de Engenharia Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina114p 2004
206
BIGARELLA JJ LEPREVOST A BOLSANELLO A 1985
Rochas do Brasil Satildeo Paulo v01 310p 1985
BIGARELLA JJ FRANCO RR LEPREVOST A
BOLSANELLO A Minerais do Brasil 01 ed Satildeo Paulo Editora da
Univ de Satildeo PauloEdEdgar Blucher v03 426p 1972
BISHOP AW The principle of effective stress Teknisk Ukeblad
Oslo 39 p 859-863 1959
BISHOP AW The strength of soils as engineering materials
Rankine Lecture Geothechnique 16 (2) pp91-130 1966
BISHOP AW ALPAN S BLIGHT TE DONALD TB Factors
controlling the strength of parthy saturated cohesive soils
Proceedings of the ASCE Conference on Shear Strength of Coesive
Soils BoulderColorado p 503-532 1960
BISHOP AW HENKEL DJ The measurement of soil properties
in the triaxial test Editora EArnold London 227p 1957
BISHOP AW HIGTH DW The value of Poissonrsquos ratio in satured
soils and rocks stressed under undrained conditions Geacuteotechnique
v26 n3 p 369-384 1977
BISHOP AW SKEMPTON AW The measurement of the shear
strength of Soils Geacuteotechnique v1 n2 p90-108 1950
BISHOP AW KUMAPLEY NK EL RUWAYIH The influence
of pore-water tension on the strength of clay Philosophical
Transactions of the Royal Society of London A Mathematical and
Physical Science volume 278 pages 511-554 number 1286 Published
by the Royal Society 6 Carton House Terrrage London 1975
BISHOP AW WEEB DL LEWIN PI Undistarbed samples of
London clay from the Ashford Common shaft strength-effective
stress relationships Geacuteotechnique 15 No1 p 1-31 1965
BISHOP AW WESLEY LD A hydraulic triaxial apparatus for
controlled stress path testing Geacuteothechnic 25 p 657-670 1975
207
BISHOP A W Shear strength parameters for undisturbed and
remoulded soils specimens In Stress-strain behaviour of soils pp 3-
58 (edR H G Parry) London 1972
BISHOP AW The influence of an undrained change in stress on
pore pressure in porous media of low compressibility
Geacuteotechinique v23 n3 p432-442 1973
BISHOP AW The influence of system compressibility on the
observed pore pressure response to an undrained change in stress in
satured rock Geacuteotechnique v26 n2 p317-330 1976
BISHOP A W GREEN G E The influence of end restraint on the
compression strength of a cohesionless soil Geacuteotechnique 15 No 3
p243-266 1965
BJERRUM L Problems of soil mechanics and construction on soft
clays and structurally unstable soils Proc 8th International
Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol3 p
109-159 1973
BJERRUM L Engineering geology of Norwegian marine clays
Geotechnique 27 2 p 81-118 1967
BOEHL PEG Dilatocircmetro de MARCHETTI (DMT) Atualizaccedilatildeo
da revisatildeo bibliograacutefica Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre
ensaios geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 104 p 2005
BOEHL PEG Anaacutelise estatiacutestica por testes de hipoacuteteses sobre a
eficaacutecia e eficiecircncia dos dados obtidos atraveacutes dos ensaios de campo
DMT CPT amp SPT Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre ensaios
geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 85p 2005
BOEY CF CARTER JP Mechanical testing of artificial cement
carbonate soil Proc5 th Aust NZ Geomech Conf Sydnei p 145-
149 1988
BOLTON MD The strength and dilatancy of sands Geacuteotechnique
36 No1 p 65-78 1986
208
BOLTON M A Guide to Soil Mechanics Macmillan Publishers Ltd
London UK 439 p1979
BOLTON MD DASARI GR The small strain stiffness of a
carbonate stiff clayCUEDD-SOILSTR279 p 109-114 1994
BOWLES JE Physical and Geotechnical Properties of Soils MC
Graw-Hill USA 478p 1979
BOWLES JE Engineering Properties of Soils and Their
Measurement 2d ed McGraw-Hill Book Company New York 215p
1978
BRESSANI LA Experimental properties of bonded soils PhD
Thesis Imperial College of Science and Tecnology London 459p
1990
BRESSANI LA VAUGHAN PR The effect of laboratory test
technique on the measured properties of weakly bonded soil Proc12
th Int Conf Soil Mech amp FdnEngng Rio de Janeiro 1 p17-20
1989
BRITISH STANDARDS INSTITUTION Methods of test for soils civil
engineering purposes BS 1377 London 63p 1975
BRITH STANDARDS INSTITUTION Code of practice for
foundations BS 8004 London 1986
BRITSH STANDART 1881 Test for indirect tensile strength of
cylinders part 4 p23-25 1970
BURLAND JB On the compressibility and shear strength of
natural clays Geacuteotechnique v 40 n3 p329-378 1990
CARNEIRO FL Um novo meacutetodo para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo dos concretos In 3ordf Associaccedilatildeo Brasileira de
Norma Teacutecnicas ABNT Satildeo Paulo p 126-129 1943
CARNEIRO FLLB BARCELLOS A Concrete tensile strength
Int Asoc Testing Res Lab Paris Fr Bull No 13 pp 97-127 1953
209
CARUSO JUNIOR F Mapa geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina
Porto Alegre Centro de Geologia Costeira e Oceacircnica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (Notas teacutecnicas) n6 28p dez 1993
CASAGRANDE A Research on the ATTERBERG limits of soils
Public Roads 13 Washington DC p17-19 1932
CASAGRANDE A Classification and identification of soils
Trasactions ASCE Vol 113 p 901-991 1948
CASAGRANDE A The structure of clay and its importance in
foundation engineering J Boston Soc Civ Engrs Apr p168-209
1932
CASAGRANDE A CARRILHO N Shear Failure of Anisotropic
Materials Boston Soc Of Engns 31 p74-87 1944
CHEN FH Foundations on expansive soils 2ed Amsterdam
Elsevier Science Publications 463p 1988
CHIOSSSI NJ Geologia aplicada agrave engenharia Satildeo Paulo USP ndash
Grecircmio Politeacutecnico p103-110 1979
CLOUGH W SITAR N BACHUS RC Cement sands under static
loading Journal of Geotechnical Engineering 107 6 p799-817 1981
CLOUGH GW SITAR N BACHUS RC RAD NS Cemented
sands under static loading Journal of Geotech Engerg Div ASCE
107(6) p799-817 1981
CLOUGH GW KUCK WM KASALI G Silicate stabilized
sands Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1979 Vol
105 No1 p65-82 1979
COLLINS K McGOWN A The form and function of microfabric
features in a variety of natural soils Geotechnique Vol24 No2
P223-254 1974
COOP MR The mechanics of uncement carbonate sands
Geacuteotechnique 40 No4 p607-626 1990
210
COOP MR ATKINSON The mechanics of cement carbonate
sands Geacuteotechnique 43 No 1 p53-67 1993
COVOLO I PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOacuteLICA DO RIO
GRANDE DO SUL ndash PUCRS ndash ESCOLA POLITEacuteCNICA - ECV-
Apostila de resistecircncia ao cisalhamento de solos tropicais e engenharia de fundaccedilotildees 100p 1996
COSTA FILHO LMF DE CAMPOS TMP Anisotropy of a
gneissic residual soil In IX Panamerican Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering Vina Del Mar v1 p51-61
1991
CRUZ PT 100 barragens brasileiras casos histoacutericos materiais de
construccedilatildeo projeto Satildeo Paulo Oficina de textos 645p 1996
CUCCOVILLO T COOP MR Yielding and pre-failure
deformation of structure sands Geotechnique Vol47 No3 p481-
508 1997
CUCCOVILLO T COOP MR Characterising the elastic response
of very stiff coarse grained soils The Geotechnics of Hard Soils-Soft
Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol1 p 491-496 1998
DALLA ROSA F Comportamento mecacircnico de um solo cimentado
curado sob tensatildeo em ensaios triaxiais Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Porto Alegre RS-BR
104p 2006
DIAS RD Geomecacircnica dos solos lateriticos do sul do Brasil In
Coloacutequio de Solos Tropicais e Subtropicais e suas Aplicaccedilotildees em
Engenharia Civil Porto Alegre ndash RS CPGECUFRGS e CPGECUFSC
Relatoacuterio teacutecnico p96-120 1988
DIAS RD GEHLING MYY Consideraccedilotildees sobre solos porosos
tropicais Porto Alegre Escola de Engenharia da UFRGS (CT-A-
54)59p 1983
DE PK FURDAS B Discussatildeo Geotechnique 23 numero 2 p203-
218 1973
211
DELGADO A Influencia de la trayectoria de las tensiones en el
comportamiento de latildes arcillas expansivas y de los suelos
colapsables en el laboratorio y en el terreno Sevillia Universidad de
Sevillia 564p (Tese de Doutorado) 1986
DESCHAMPSO Memoacuterias da Nossa Terra e Nossa Gente Ediccedilatildeo
do autor Satildeo Pedro de Alcacircntara Santa Catarina 223p 2005
Dicionaacuterio de ciecircncias EXITUS Mirador Internacional Enciclopeacutedia
Britacircnica do Brasil ndash Satildeo Paulo 283p 1978
DOBEREINER L Geotecnia de arenitos brandos Satildeo Paulo
Associaccedilatildeo Brasileira de Geologia de Engenharia 52p (Siacutentese de tese
08) 52p 1987
DOBEREINER Let al Processos de alteraccedilatildeo em rochas argilosas
de algumas formaccedilotildees brasileiras In CBGE 6 COBRANSEG 9
SalvadorAnaisSatildeo Paulo ABGE ndash ABMS 1990v1 p145-162 1990
DONATH FA Strength variation and deformation behaviour in
anisotropic rocks Proceedings of the Inteernational Conference on the
State of Sress in the Earthrsquos Crust 281-297 EdWR Judd American
Elsevier Publishing Company New York 1964
DRUCKER DC Conventional and unconventional plastic response
and representation Applied Mechanics Reviews 41151ndash167 1988
DRUCKER DC GIBSON RE HENKEL DJ Soil mechanics and
work-hardening Theories of plasticity ldquo Transactions ASCE
Vol122 Paper No2864 p338-346 1957
DUPAS JJ PECKER A Static and dynamic properties of sand-
cement Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE 105
p419-436 1979
ESCARIO V SAacuteEZ J The shear strength of partly saturated soils
Geacuteotechnique v36 n3 p453-456 1986
FANG H CHEN WF New method for determination of tensile
strength of soil presented at 50th Annual Meeting o the Highway
Research Board held at Washington DC n345 p62-68 1971
212
FARJALLAT JES Estudos experimentais sobre desagregaccedilatildeo de
rochas basaacutelticas Satildeo Paulo Tese (Doutorado) ndash Instituto de
GeociecircnciasUSP 1971
FARJALLAT JES Relato sobre o tems (desagregabilidade de
rochas e problemas relativos agrave sua aplicabilidade) In SEMANA
PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4 1972 Satildeo Paulo Anais
Satildeo Paulo Assoc Paulista Geol Aplicada p19-54 1972
FERREIRA SRM Colapso e expansatildeo de solos naturais natildeo
saturados devidos agrave inundaccedilatildeo Rio de Janeiro Universidade Federal
do Rio de Janeiro 379p (Tese de Doutorado) 1995
FERREIRA SM FERREIRA MGVX Mudanccedilas de volume
devido agrave variaccedilatildeo do teor de aacutegua em um vertissolo no seminaacuterio de
Pernambuco R Bras Ci Solo p33779-7912009
FLINT RF Glacial and quaternary geology Wiley amp Sons New
York 892p 1971
FELLENIUS W Erdstatische Berechnungen mit Reibung und
Kohaesion (adhesion) und unter Ammahme Kreiszylindrischer Gleitflachen Ernst e Sohn Berlim 1927
FOOKES PG The geology of carbonate soils and rocks and their
engineering characterization and description Proc Int Conf
Calcareous Sediments Perth 2 p787-806 1988
FOOKES PG VAUGHAN PR 1986 A handbook of engineering
geomorfhology Surrey University Press
FREDLUND DG VANAPALLI SK Shear Strength of
unsaturated soils University of Saskatchewan Canada Lake Head
University Canadap329-361 1995
FREDLUND DG MORGENSTERN NR Stress state variables for
unsatured soils Geotechnical Engineering Division ASCE 103GT5
p447-466 1977
FREDLUND DG RAHARDJO H Soil mechanics for unsaturated
soils John Wiley and Sons INC New York 1993
213
GENS A NOVAR Conceptual bases for a constitutive model for
bonded soils and weak rocks Proc Int Symp On GeotechEngergof
Hard Soils-soft Rocks Balkema Rotterdam The Netherlands Vol1 pp
485-494 1993
GENS A Unsatured soils recent developments and applications
Shear Strength Civil Engineering European Courses Programme of
Continuing Educations Barcelona 1993
GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP WORKING
PARTY REPORT The description and classification of weathered
rocks for engineering puposes Quaterly Journal of Engineering
Geology V28 p207-242 1995
GRIM RE Clay mineralogy 2nd Ed McGraw-Hill New-York
596p 1968
GRIM RE Applied clay mineralogy McGraw-Hill New York 422p
1962
GREENWOOD JA WILLIAMSON JPB Contact of nominally
flat surfaces Proc Soc A 295 p300-319 1966
GREENWOOD JA TRIPP JH The elastic contact of rough
spheres JApplMech ASME 34 (1) 153-159 1967
GUERRA AT GUERRA AJ Novo dicionaacuterio geoloacutegico-
geomorfoloacutegico Rio de Janeiro 652pil 1977
HAERIS M SEIPHOORI A The behavior of a limy cement
gravely sand under static loading ndash case study of Tehran alluvion
EJGE VOL13 10p 2008
HAERI SM HAMIDI A The effect of cement contet of shear
behaviour of a cement gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical
Engineering 2005 Vol10 NoE pp XX Tehran 8p 2003
HAERI SM HAMIDI A ASGHARI E HOSSEINI SM TOLL
DG The mechanical behaviour of a cement gravely sand cement
with different cement types Proceedings of 57 th Canadian
Geotechnical Conference Quebec Session 3E 13-20p 2004
214
HAERI SM HOSSEINI SM TOLL DG YASROBI SS
Experimental study of the behaviour of a cement gravely sand
Geothechnical and Geological Engineering Journal Vol23 No5
pp537-560 2005b
HAERI SM YASREBI S ASGHARI E Effects of cementation on
the shear strength parameters of Tehran alluvion using large direct
shear test Proceedings 9th IAEG Congress Durban South Africa 519-
525p 2002
HAMIDI A HAERI SM Critical state concepts for a cement
gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical Engineering Vol10
NoE 1-12p 2005
HASEGAWA H IKEUTY M On the tensile strength of disturbed
soils Symposium on rheology and soil mechanics j Kravtchenko and
PM Sirieys eds Springer- Verland Berlin West Germany p405-
412 1966
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv1 Soil
classification and compaction tests A Halsted Press Book John Wiley
amp Sons 300p 1985a
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv2 Permeability
Shear Strength and Compressibility Tests A Halsted Press Book
John Wiley amp Sons 400p 1985b
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv3 Effective Stress
Tests ELE International Limited Pentech Press London UK 300p
1985c
HERTZ H J Reine und angewandte Mathematik 92 156-171 ( For
English translation see miscellaneous papers ed By Hertz H) Jones and
Schott London Macmillan 1896
HIGASHI RAR Metodologia de uso e ocupaccedilatildeo dos solos de
cidades costeiras brasileiras atraveacutes de SIG com base no comportamento geoteacutecnico e ambiental 486p tese (doutoramento em
engenharia civil) Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis
SC 2006
215
HYPOLITO R Estudo experimental de alteraccedilatildeo intempeacuterica de
diabaacutesios Satildeo Paulo Universidade de Satildeo Paulo (Tese de Doutorado)
103p 1972
HYPOLITO R VALARELLI JV Alteraccedilatildeo experimental de
diabaacutesios In SEMANA PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4
1972 Satildeo Paulo AnaisSatildeo Paulo Associaccedilatildeo Paulista de Geologia
Aplicada p103-122 1972
HOULSBY GT A study of plasticity theories and their application
to soils PhD Thesis University of Cambridge14 482p 1981
HOULSBY GT Critical State Models and Small-Strain Stiffnes
Developments in Theorical Geomechanics Procceedings of the Booker
Memorial Symposium Sydnei 16-17 November Balkema ISBN 90
58091589 p259-312 1982
HOLTZ RD KOVACS WD An Introduction to Geotechnical
Engineering Prenticel Hall Englewood Cliffs New Jersey USA
733p 1981
HUANG JT AIREY DW Properties of artificially cemented
carbonate sand ASCE J Geotech Geoenviron Eng 124(6) p492ndash
499 1998
HUANG JT AIREY DW The manufacture of cement carbonate
soils Research report R631 University of Sydney 8p 1991
HUMMES R A M Compressibilidade e resistecircncia ao
cisalhamento de rejeitos de beneficiamento de carvatildeo mineral em
equipamentos de grandes dimensotildees Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis 187p 2007
IAEG COMISSION ldquo ENGINEERING GEOLOGICAL MAPPINGrdquo
Classificaccedilatildeo of rocks and soils for engineering geology mapping
Part 1 rock and soil materials Bulletin of the International
Association of Engineering Geology Krefeld v19 p364-371 1979
216
ISMAIL MA Strength and deformation behaviour of calcite-
cemented calcareous soil PhD Thesis The University of Western
Australia (submitted) 2000
ISMAIL MA JOER HA RANDOLPH MF Sample preparation
technique for artificially cemented soils ASTM Geotechnical Testing
Journal - June 2000 Issue sandrdquo Proc Int Geological Congress
Beijing China p171-177 2000
ISMAIL M A JOER H A SIM W H RANDOLPH M F Effect
of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil J
Geotech Eng ASCE 128(6) 520ndash529 2002
ISRM Rock Characterization testing and Monitoring ndash ISRM
Suggested Methods Pergamon Press London 211p 1981
INGLES OG FRYDMAN S An examination of some methods for
strength measurement in soils Proceedings fo the forth Australian-
New Zealand Confefrence soil Mechanics and Foundation Engineering
p 213-219 1963
INGLES OG Bonding forces in soils Part3 A theory of tensile
strength for stabilized and naturally coherent soils ldquo Proceedings of
the first conference of the Australian Road Research Board VolI
p1025-1947 1962
JARDINE RJ One perspective of the prefailure deformation
characteristics of some geomaterials Proceedings of international
symposium on pre-failure deformation characteristics of geomaterials
Sapporo p151-182 Rotterdam Balkema 1985
JARDINE RJ SYMES MJ BURLAND JB The measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique v34 p 323-340
1984
JARDINE RJ POTTS DM FOURIE AB BURLAND JB
Studies of the influence of non-linear stress-strain characteristics in soil-structure interaction Geacuteotechnique 36 3 p377-396 1986
JOHNSON KL Contact mechanics Cambridge Uni Press 452p
1985
217
JUSTO JLA DELGADO A RUIZ J The influence of stress-path
in the collapse-swelling of soils at the laboratory In
INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS 5
Adelaide Proceedings p67-71 1984
KENNY TC The influence of mineralogical composition of
residual strength of natural soils Proceedings of Oslo Geotechnical
Conference on the Shear strength Properties of Natural Soils and Rocks
Vol I p 123-129 1967
KARMAKAR S SHARMA J KUSHWAHA RL Critical state
elasto-plastic constitutive models for soil failure in tillage ndash A
review Agricultural and Bioresource Engineering Department and
2Department of Civil asnd Geological Engineering University of
Saskatchewan Saskatoon Saskatchewan Canada S7N 5A9 Volume 46
2004 CANADIAN BIOSYSTEMS ENGINEERING PAG 219-223
2004
KAVVADAS M ANAGNOSTOPOULOS A A framework for the
behaviour of the cement Corint marl In INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON GEOTHECNICAL ENGINEERING OF HARD
SOILS ndash SOFT ROCKS Athens ProceedingshellipRotterdam
AABalkema v1 p577-583 1993
KRISHNAYYA AVG EISENSTEIN Z MORGENSTERN N
Behavior of compacted soil in tension Journal of the geothechnical
engineering divison GT9 ASCE p 1051-1061September 1974
KRISHNAYYA AV G EISENSTEIN Z Brazilian tensile test for
soils CANGEOTECHJVOL11 pp 632-6411974
LADE PV DUNCAN JM Elastoplastic stress-strain theory for
cohesionless soil Journal of the geotechnical engineering division
GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Geotech Engerg Div ASCE 104(12) p1449-
1465 1989
LADEIRA FL MINETTE E A quantificaccedilatildeo da alteraccedilatildeo e da
alterabilidade de rochas In CONGRESSO BRASILEIRO DE
218
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 Belo Horizonte ABGE V3
p351-3581984a
LADEIRA FL MINETTE E Iacutendices fiacutesicos de alteraccedilatildeo na
quantificaccedilatildeo de alterabilidade de rochas In CONGRESSO
BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 1984 Belo
Horizonte Anais Belo Horizonte ABGE v3 p359-366 1984b
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Saxena SK and Lastrico RM(1978) ldquoStatic
properties of lightly cemented sandrdquo Journal of Geotech Engerg Div
ASCE 104(12) p1449-1465 1989
LAFEBER F Soil structure concepts Engineering Geology Vol 1
No 4 pp261-290 1966
LAGOIA R BURLAND JB DELAGE P Pre-yield behaviour of
the Gravina calcarenite at small strains The Geotechnics of Hard
Soils-Soft Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol 2 pp 629-636
1998
LAGOIA R NOVA R A constitutive model for soft rocks In
International Symp On Geotechnical Engineering of Hard Soils ndash Soft
Rocks AthensProceedingshellipRotterdam AA Balkema 1 p625-632
1993
LAMBE WT WHITMAN RV Soil mechanics New York John
Wiley amp Sons 533p 1969
LAMBE TW Soils Testing for Engineers John Wiley amp Sons Inc
The Massachusetts Institute of Technology USA 165p1951
LAMBE TW Methods of estimating settlement Journal of
Geotechnical Engineering Division ASCE P47-71 1964
LEINZ V Guia para determinaccedilatildeo de minerais (por) Viktor Leinz e
Joatildeo Ernesto de Souza Campos 5ordf ed revista e ampliada Satildeo Paulo
Editora Nacional 61p 1974
LEME RAS Dicionaacuterio de engenharia geoteacutecnica ndash Inglecircs-
Portuguecircs Satildeo Paulo 159p 1977
219
LEROUEIL S VAUGHAN PR The general and congruent effects
of structure in natural soils and weak rocks Geacuteotechnique 40 No 3
467-488 Lubliner J Plasticity Theory MacMillan New York 1990
LEROUEIL S MAGNAN JP TAVENAS F Remblais sur argyles
molles Technique et Documentation Lavoisier Paris p1-342 1985
LIU C EVETT JB Soils and foundations 3rded Englewood Cliffs
Prentice Hall USA 465p 1992
LIU C EVETT JB Soil Properties Testing Measurement and
Evalution ndash 3rd The University of North Carolina at Charlotte ed
Prentice Hall Inc New Jersey USA 404p 1997
LORET A ALONSO EE Consolidation of unsaturated soils
including swelling and collapse behavior Geacuteotechnique v30 n4
449-447 1980
LUMB P The properties of decomposed granito Geotechnique
vol12number 3 226-243 1962
MACCARINI M Laboratory Studies of a weakly bonded artificial
soil Ph D Thesis Imperial College of Science and Technology
London UK 323p 1987
MACCARINI M TEIXEIRAVH TRICHEcircS G 1989 Bonding
properties of a residual soil derived from diabase ICSMFE Rio de
Janeiro vol1 pp525-528
MACCARINI M Ensaios triaxiais e cisalhamentos direto de um
solo residual jovem derivado de gneisse Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Pontifiacutecia
Universidade Catoacutelica do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 276p1980
MACCARINI M Algumas consideraccedilotildees sobre a mecacircnica dos solos
residuais Trabalho submetido como parte dos requisitos para
participaccedilatildeo de concurso para Professor Titular da Universidade Federal
de Santa Catarina 98p 1993
MACIEL FILHO CL Introduccedilatildeo agrave geologia de engenharia Editora
da UFSM CPRM Brasilia 1994
220
MACIEL FILHO CL Caracterizaccedilatildeo geoteacutecnica das formaccedilotildees
sedimentares de Santa Maria Rio de Janeiro Universidade Federal do
Rio de Janeiro (Dissertaccedilatildeo de Mestrado) 123p 1977
MALANDRAKI V TOLL D G Drained probing triaxial tests on a
weakly bonded artificial soil Geotechnique London 50(2) 141ndash151
2000
MARSHALL CE The physical chemistry and mineralogy of soils
Vol 1 soil materials Wiley New York 400p 1964
MATSUO S NISHIDA K Physical and chemical properties of
decomposed granite soil grains Soil and foundations Vol8 number 4
10-20 1968
MCDOWELL GR BOLTON MD Micro mechanics of elastic soil
Soils and foundations Japanese Geothechnical Society Vol 41 No6
147-152 Dec 2001
MELLO VFB Quiacutemica colloidal e algumas propriedades das
argilas Revista Politeacutecnica Ano XLVII n 160 Satildeo Paulo p31-37
1951
MELLO V FB Apreciaccedilotildees sobre a Engenharia de Solos aplicaacutevel
a solos residuais Procof the 3rd Southeast Asian Conference on Soil
Engineering Traduccedilatildeo n9 da ABGE p489-494 1973
MELLOW M HAWKES I Measurement of tensile strength by
diametral compression of discs and annuli Engineering Geology
Vol5 No3 Oct pp173-225 1971
MENEZES RS DOBEREINER L Estudo da alterabilidade de
siltito maciccedilo da Formaccedilatildeo Rio Bonito ndash Santa Catarina Solos e
Rochas Satildeo Paulo v14 (1) p41-54 1991
MENDONCcedilA MB Comportamento de solos colapsiacuteveis da regiatildeo
de Bom Jesus da Lapa ndash Bahia Dissertaccedilatildeo de Mestrado
Universidade Federal do Rio de Janeiro 270p1990
MITCHELL JK Fundamentals of soil behaviour New York USA
Ed John Wiley amp Sons 422p 1976
221
MICHELL JK SOLYMAR ZV Time-dependent strength gain in
freshly deposited or densified sand J Geotech Div AmSoc Civ
Engrs 110 GT11 1559-1576 1984
MURTHY VNS Geotechnical Engineering Principles and
Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering Marcel
Dekker Inc New York 1029p 2003
NEWMAN DA BENETT DG The effect of specimen size and
stress rate for tha brazilian test ndash A statical analyses Rock
mechanics and rock engineering vol23 pp 123-134 1990
NOGAMI JS VILLIBORDF Identificaccedilatildeo expedita dos grupos de
classificaccedilatildeo MCT para solos tropicais X Congresso Brasileiro de
Mecacircnica dos Solos e Engenharia de Fundaccedilotildees v4 Foz do Iguaccedilu
PR ABMSP1293-1300 1994
OBERT L DUVALL WI Rock Mechanics and the Design of
Structure in Rock John Wiley and Sons New York pp94-98 1967
ODA M Initial fabrics and relations to mechanical properties of
granular material Soils and foundations Vol12 No1 p17-36 1972
ODA M KONISHI J Microscopic deformation mechanics in
granular materials in simple shear Soils and Foundation v14 n4
p25-38 1974
OrsquoROURKER TD CRESPO E Geotechnical properties of
cemented volcanic soil ASCE J Geotech Eng Div 114(10) p1126ndash
1147 1988
PARCHER JV MEANS RE Physical properties of soils Charles
Merril 464p 1964
PASTORE EL Maciccedilos de solos saproliacuteticos em fundaccedilatildeo de
barragens de concreto-gravidade Tese de Doutoramento EESatildeo
CarlosSP 1992
POULOS HG The mechanics of calcareous sediments Proc 5th
Aust NZ GeomechConf Sydney p8-41 1989
222
POULOS HG DAVIS EH Elastic solutions for soil and rock
mechanics John Wiley New York 411p 1974
PRADO H Solos do Brasil gecircneses morfologia classificaccedilatildeo e
levantamento 2ed ver E ampl - Piracicaba 2001
PRIETTO P D M Estudo do comportamento mecacircnico de um solo
artificialmente cimentado Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia) ndash
Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universidade Federal do
Rio Grande do Sul Porto Alegre 150p1986
PRIETTO P D M Comportamento tensatildeo-dilatacircncia de solos
cimentadosuma abordagem teoacuterico experimental Tese (Doutorado
em Engenharia) PPGEC Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre230p 2004
PREacuteVOST JH HOumlEG K Soil mechanics and plasticity of strain
softening JOURNAL OF THE GEOTHECNICAL ENGINEERING
DIVISION 25 11157 GT3 MARCH No2 259-278 1975
PUZRIN AM BURLAND JB A logarithmic stress-strain function
for rocks and soils Geacuteotechnique 46 No 1 157-164 1996
RAIMUNDO H A Aspectos Geoteacutecnicos e Pluviomeacutetricos
Associados a Instabilidade de Encostas em Florianoacutepolis
Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash Escola de Engenharia
Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universiade Federal
de Santa Catarina 325p 2002
REIS RM Comportamento Tensatildeo-Deformaccedilatildeo de dois Horizontes
de um Solo Residual de Gnaisse Tese (Doutorado) ndash Escola de
Engenharia de Satildeo Carlos ndash Universidade de Satildeo Paulo 198p 2004
REIS RM AZEVEDO RF Anisotropic Study of Residual Soil
Based on Cubic Triaxial Test Results In XI PANAMERICAN
CONFERENCE OF SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS
ENGINEERING 1999 Foz do IguaccediluV1 P141-146
ROSCOE KH The influence of strains in soil mechanics 10th
Rankine Lecture Geotecnique London England Vol20 No2 p129-
170
223
ROSCOE KH BURLAND JB On the generalized stress-strain
behavior of Wet clay Engineering Plasticity JHeyman and FA
Leckie EdsCambridge University Press Cambridge England pp535-
609 1968
ROSCOE KH SCHOFIELD AN WROTH CP On the yielding
of soilsrdquo Geotechnique London England Vol8 No1 pp22-52 1958
ROWE P W The stress dilatancy relation for static equilibrium of
an assembly of particles in contact Proc R Sot 269A 5OG-527
1962
ROWE P W The relation between the shear strength of sands in
triaxial compression plane strain and direct shear GPotechnique 19
No 1 75-86 1969
ROWE P W Theoretical meaning and observed values of
deformation parameters for soil In Stress strain behaviour of soils
pp 143-194 (ed R H GParrv) London Foulis 1972
ROWE PW The relevance of soil fabric to site investigation
pratice Geotechnique Vol22 No2 pp 195-300 1972
ROUAINIA M WOOD M A kinematic hardening constitutive
model for natural clays with loss of structure Geotechnique 50 (2)
p153-164 2000
SALGADO R BANDINI P KARIM A Shear Strenght and
Stiffness of Silty and Sand Journal of Geothecnical and
Geoenvironmental Engineering ASCE 126(5) p451-462 May 2000
SANDRONI SS Sampling and testing of residual soils in Brazil In
sampling and testing of residual soils A Review of International
Practice Ed Brand E W and Philipson H B Scorpion Press Hong
Kong p31-50 1985
SANDRONI SS Stress relief effects in gneissic saprolitic soils 1st
Int Conf In Geom In Trop Later and Saprol Soils Vol 3 290-296
Brazil 1985
224
SANGREY DA Naturally cement sensitive soils Geacuteotechnique
v22 n1 p139-152 1972
SANTOS GT Integraccedilatildeo de informaccedilotildees pedoloacutegicas Geoloacutegicas e
Geoteacutecnicas Aplicadas ao Uso do Solo Urbano em Obras de
Engenharia Tese (Doutorado em Engenharia Civil) ndash Escola de
Engenharia Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS 209p
1997
SANTOS GIT DIAS RD Cadastro Geoteacutecnico dos Solos do
Municiacutepio de Florianoacutepolis ndash SC Inc II Congresso Brasileiro de
Cadastro Teacutecnico Multifinalitaacuterio p77-84 1996
SAXENA SK LASTRICO RM Static properties f lightly-cement
sand Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1041449-
1464 1978
SCHENCK H Theories of engineering experimentation Third
edition Hemisphere Publishing Corporation New York USA 302p
1979
SCHOFIELD AN WROTH CP Critical State Soil Mechanics
London McGraw Hill 310p 1968
SCHOFIELD PR The pf of water in soil Transactions of the 3rd
International Conference on Soil Science Oxford p37-48 1935
SCHREIMER HD Volume change of compacted highly plastic
African clay Ph D Thesis Imperial College University of London
313p 1988
SCHMERTMANN JH OSTERBERG JO An experimental study
of the development of cohesion and friction with axial strain in
satured Cohesive Soils Proc ASCE Research Conference on the Shear
Strength of Coesive Soils Bouder Colipp 643-694 1960
SCOTT CR An Introduction to soil mechanics and foundations
Applied Science Publishers Ltda 3 ed London 406p 1980
225
SEED HB WOODWARD RJ LUNDGREN R Fundamental
aspects of the ATTERBERG limits Journal Soil Mechanics and
Fondations Division ASCE Vol90 NoSM 6 pp 75-105 1964b
SHANKERNB KRISHNAVS Laboratory Studies on Shear
Strength of Expansive Clays Proc Ind Geothec Conf
Vishakhapatnam DecVol 1 p155-158 1989
SIM WH Artificially cemented calcareous soil a comparative
study Undergraduate HonoursThesis The University of Western
Australia 1999
SIMONS NE MENZIES BK Introduccedilatildeo agrave engenharia de
fundaccedilotildees Traduccedilatildeo Luciano JMoraes Jr Rio de Janeiro Editora
Interciecircncia 199p 1981
SMITH GN Elements of soil mechanics Sixth edition Oxford BSP
PROFESSIONAL BOOKS London UK528p 1990
SKEMPTON AW The pore-pressure parameters A and B
Geacuteotechnique 4 No 4 143-147 1954
SKEMPTON AW Significance of Terzaguirsquos Conference of
effective stress in from Theory to practice in soil mechanics pp 42-53
Wiley New York 1960a
SKEMPTON AW Effective stress in soils Conference and Rocksrdquo
Proceedings of Conference on Pore pressure and suction in soils
Butterworths London pp 4-16 1960b
SOARES JMD BICA AVD BRESSANILA MARTINS FB
1994 Mediccedilatildeo local de deformaccedilotildees utilizando sensores de efeito
Hall Solos e Rochas v17 n3 p183-188
SKINNER A E A note on the influence of interparticle friction on
the shearing stress of random assembly of spherical particles
Geacuteothecnique v19 p150-157 1969
SOWERS GF Engineering properties of residual soils derived from
igneous and metamorphic rocks 2nd Pan AmConf on Soils Mech
And Found EngVol I 39-62 1963
226
TARBUK EJ LUTGENS FK TASA D Earth An introduction to
Physical Geology New Jersey Prentice Hall 752p 1996
TEIXEIRA W et al Decifrando a terra Satildeo Paulo Oficina de textos
2000 Reimpressatildeo 557p 2001
TERZAGHI K The shearing resistance of satured soils Proceedings
of the 1st International Conference on Soil Mechanics Cambridge v1
p54-56 1936
TERZAGHI K Theorical soil mechanics 1 ediccedilatildeo John Wiley and
Sons New York 510p 1943
TERZAGHI K Stress conditions for the failure of saturated
concrete and rock Proc AmerSocTesting Materialsv45 p777-801
1945
TERZAGHI K PECK RB MESRI G Soil mechanics in
engineering practice 3 rd EdWilley-Interscience 659p 1996
TSCHEBOTARIOFF GP Fundaccedilotildees estruturas de arrimo e obras
de terra MC-Graw Hill do Brasil237p 1978
TSCHEBOTARIOFF GP WARD ER DE PHILLIPPE AA 1953
The tensile strength of disturbed and recompacted soils Proceedings
of Third Internacional Coference on Soil Mechanics and Foundation
Engennering International Society for Soil Mechanics and Foundation
Engineering Vol 1 pp 207-210
SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA ndash UFPR -
CURSO DE GRADUACcedilAtildeO EM GEOLOGIA -
wwwgeologiaufprbr 2008
GERSCOVICH D UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO ndash UERJ ndash FEN-PGE-CIV- Notas de aula
wwwenguerjbr~denise 2008
URIEL S Brazilian tensile test for soils DiscussionCAN
GEOTECH JVOL11 pp 540-541 1974
227
URIEL S SERRANO AA Geotechnical properties of two
collapsible soils of low bulk density at the site of two dams in
Canary Islands SpainProc 8th ICSMFE vol 22 p251-264 1973
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil Proceedings of the 3rd International
Conference on Soil Mechanics and Foundations Enginnering Zurich
V1p67-71 1953
VARGAS M Origem propriedade e natureza dos solos naturais
indeformados COPPEUFRJ 1970
VARGAS M Introduccedilatildeo agrave mecacircnica dos solos Satildeo Paulo MCGraw-
Hill do Brasil Ltda Edda Universidade de Satildeo Paulo 509p 1977
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil 3 rd ICSMFE Switzerland volI pp 84-
90 1971
VAUGHAN PR Mechanical and hydraulic properties of tropical
lateritic and saprolitic soils particutarly as related to their structure and mineral components First International Conference on
Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils Brasilia Brasil
ABMS Vol3 p231-263 1985
VAUGHAN PR Keynote paper characterising the mechanical
properties of in-situ residual soil Proceedings of the 2nd International
Conference on Geomechanics in Tropical Soils Singapore p469-487
1988
VAUGHAN PR MACCARINI M MOKHTAR SM Indexing the
engineering properties of residual soils Quart J Engng Geol 21 No
1 69-84 1988
VAUGHAN PR KWAN CW Wheathering structure and in situ
stress in residual soil Geacuteotechnique v34 n1 p 43-59 1984
VERRUIJT A Soil mechanics Delft University of technology 315p
2006
228
VERRUIJT A Off Shore soil mechanics Delft University of
technology 204p 2006
VIGGIANI G ATKINSON JH Stiffnes of fine-grained soils at very
small strains Geacuteotechnique 45 (2) 249-265 1995
WALLACE KB Structural behaviour of residual soils of the
continually wet highlands of Papua New Guine Geotecnique Vol 23
number 2 203-218 1973
WESLEY LD Geotechnical engineering in residual soils John
Wiley amp Sons Inc New Jersey USA 272p 2010
WOOD DM Soil behavior and critical state mechanics Cambridge
University Press Cambridge UK 462p 1990
WOOD D M Soils Behaviour and Critical State Soil Mechanics
Cambridge University Press Cambridge United Kingdon 462p 1990
WROTH CP HOULSBY GT Soil mechanics-property
characterisation and analysis procedures Proc 11th Conf Soil
Mech San Francisco 1 1-55 1985
ZIENKIEWICZ OC The finite element method in engnineering
science London Mc-Graw-Hill 521p 1971
ZIENKIEWICZ OC TAYLOR RL The finite element method 4th
ed London Mc-Graw-Hill 733p 1994
AGRADECIMENTOS
Gostaria de agradecer a todas as pessoas que de alguma forma
contribuiacuteram para a realizaccedilatildeo deste trabalho famiacutelia colegas e
servidores da UFSC UFRGS PUCRS e CIENTEC em geral
Em especial agrave minha famiacutelia esposa Kelly e filha Maria Nataacutelia
Mezzomo Boehl pelo amor compreensatildeo e apoio incondicional Para
meus pais Maria e Sylvio Boehl pela vida pelas incontaacuteveis ajudas
pelos exemplos passados e pelo esforccedilo realizado para minha educaccedilatildeo
Com gratidatildeo ao Professor Marciano Maccarini orientador desta
dissertaccedilatildeo pelo soacutelido conhecimento passado sobre fiacutesica dos solos e
suas aplicaccedilotildees no laboratoacuterio de mecacircnica dos solos ao longo desta
longa trajetoacuteria de mestrando e professor substituto pelas ideacuteias e
participaccedilotildees efetivas na pesquisa realizaccedilatildeo dos ensaios e
principalmente pela compreensatildeo
Agrave professora Isabel Covollo pela inicializaccedilatildeo e conceitos
fundamentais passados em mecacircnica dos solos aplicada agrave engenharia de
fundaccedilotildees A boa vontade do Professor Ivo Martorano pelo
conhecimento passado sobre mecacircnica do natildeo contiacutenuo fruto dos
inuacutemeros debates sobre o estado de tensotildees e deformaccedilotildees dos
materiais onde por sua vez nasceram ideacuteias que muito influenciaram
minha formaccedilatildeo Ao colega Doutorando Rodrigo Hummes igualmente
participante dos debates a quem devo tambeacutem agradecer pelo exemplo
e pelo produtivo conviacutevio acadecircmico Professor Paulo Cruz pelos
soacutelidos conhecimentos passados em solos e rochas principalmente
durante a realizaccedilatildeo do Curso de Especializaccedilatildeo em Barragens nesta
universidade Ao Professor Antonio Fortunato Marcon por tamanho
auxilio e apoio Ao geoacutelogo Victor Hugo Teixeira A Banca de
Professores pela boa vontade e colaboraccedilatildeo Ao engenheiro Cezar
Godoacutei pelo apoio nos ensaios de laboratoacuterio Aacute Saacutevio Vieira pela
colaboraccedilatildeo no levantamento dos dados topograacuteficos Em especial a boa
vontade e incontaacuteveis ajudas da secretaacuteria geral Marinea Vieira sem a
qual natildeo seria possiacutevel a realizaccedilatildeo do trabalho e principalmente agrave
Professora Janaiacutede Cavalcanti por acreditar que era possiacutevel e a todos
os funcionaacuterios do PPGEC em geral Aos moradores do Municiacutepio de
Satildeo Pedro de Alcacircntara pelo acolhimento em especial agrave Secretaria de
Educaccedilatildeo e Cultura em nome de Rosacircngela Laurentino pelo apoio
material
Por fim agradeccedilo ao meu paiacutes Brasil e CAPES pelas bolsas de
estudo cientiacutefico e apoio financeiro concedidas para realizaccedilatildeo da
pesquisa
RESUMO
BOEHL PEG Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades
geoteacutecnicas de solos estruturados derivados de granito da grande
Florianoacutepolis Florianoacutepolis 2011 PPGECUFSC
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geo-mecacircnico de alguns solos naturalmente
estruturados devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Estes solos satildeo de
origem residual oriundos de rocha matildee do clatilde graniacutetico (granito)
comuns na regiatildeo da grande Florianoacutepolis O objetivo principal do
trabalho eacute estudar o comportamento geo-mecacircnico das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas utilizando para isso o ensaio de compressatildeo diametral
(Brazilian test) A campanha laboratorial de ensaios envolveu 27 amostras
naturalmente estruturadas da regiatildeo da Grande Florianoacutepolis com
valores de iacutendice de plasticidade variando na faixa de 0 a 54
Inicialmente mediu-se a perda de massa do solo por imersatildeo em aacutegua
para se conhecer melhor a natureza das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas aleacutem
da caracterizaccedilatildeo dos mesmos Das 27 amostras iniciais apenas 7
permaneceram com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que
permaneceram intactas mediu-se a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes-
inundadas e naturais (6 amostras) Para se medir o valor dos paracircmetros
de resistecircncia ao cisalhamento realizaram-se ensaios de cisalhamento
direto em amostras indeformadas (7 amostras) nas condiccedilotildees inundadas
em dois planos ortogonais entre si concomitantemente analisando a
anisotropia e heterogeneidade Para complementar realizou-se
expansotildees nos solos submetendo o arcabouccedilo soacutelido a presenccedila de
aacutegua nos mesmos planos submetidos ao cisalhamento em amostras
estruturadas e desestruturadas
Foram identificados alguns fatores que alteram as cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas como os desconfinamentos amostragem e o
intemperismo Existem fortes indiacutecios de o intercepto coesivo (448 a
208 kPa) ser anisotroacutepico e maior na direccedilatildeo vertical Diminuir
enquanto as expansotildees aumentam Crescer conjuntamente com o teor de
umidade natural e ser vinculado agrave diferenccedila entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo
natural e apoacutes inundaccedilatildeo O acircngulo de atrito (266 a 416ordm) apresenta-se
com comportamento isotroacutepico dependente do iacutendice de vazios e da
fraccedilatildeo areia A resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28kPa) possui afinidade com o
intercepto coesivo aumentando conjuntamente com o mesmo A
tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios As expansotildees apresentam-se maiores e mais lentas
na direccedilatildeo horizontal do que na vertical sendo que as estruturadas satildeo
bem menores do que as desestruturadas
As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees satildeo maiores na direccedilatildeo vertical do que na horizontal
portanto satildeo mais preservadas proporcionando estruturaccedilatildeo do
arcabouccedilo soacutelido neta direccedilatildeo Apesar do aspecto taacutectil-visual
heterogecircneo dos solos em estudo estes se apresentaram com
comportamento bem mais isotroacutepico do que se esperava
Palavra-chave solos residuais e cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
resistecircncia ao cisalhamento e resistecircncia agrave traccedilatildeo anisotropia e
heterogeneidade
ABSTRACT
BOEHL PEG Some observations on the geotechnical properties of
soils derived from structured granite of Florianoacutepolis Florianoacutepolis
2011 PPGEC UFSC
This paper presents some considerations on the geo-mechanical
behavior of some naturally structured soils due to cementations between
particles These soils are of residual origin coming from the clan
granitic bedrock (granite) common in the region of Florianopolis The
main objective of the work is to study the behavior of the geo-
mechanical cementations between particles making use of the diametral
compression test (Brazilian test)
The campaign laboratory involved 27 test samples of naturally
structured region of Florianoacutepolis with values of plasticity index
varying in the range 0 to 54 Initially we measured the mass loss from
the soil by water immersion to better understand the nature of links
between the particles and characterizing them Of the 27 initial samples
only seven (7) remained unchanged with the solid framework after the
loss of mass by immersion in water (PMI) For these samples that
remained intact was measured traction indirect post-flooded conditions
and natural (6 samples) To measure the value of shear strength
parameters were carried out direct shear tests on soil samples structured
(7 samples) in flooded conditions in two planes orthogonal to each
other simultaneously analyzing the anisotropy and heterogeneity To
complement expansions took place in soils by subjecting solid
framework the presence of water in the plans submitted to shear samples
instructured and unstructured
We identified some factors that change the cementations between
particles such as unconfined sampling and weathering There are strong
indications that the cohesive intercept (448 to 208 kPa) is anisotropic
and larger in the vertical direction Decrease while the expansions
increase Growing together with the natural moisture content and be
linked to the difference between the tensile and after natural flooding
The friction angle (from 266 to 416 deg) appears with isotropic behavior
dependent on the void ratio and sand fraction The tensile strength (2 to
28kPa) has an affinity with the cohesive intercept increasing along with
it The trend is tensile strength decrease with the increase in void ratio
The expansions are presented larger and slower in the horizontal
direction than vertical and the structures are much smaller than the
unstructured
The observations demonstrate the existence of evidence that
cementations are larger in the vertical direction than horizontally so
they are better preserved providing the framework structure solid
Although the tactile-visual aspect of heterogeneous soils under study
they presented with much more isotropic behavior than expected
Keyword residual soils and cementations between particles shear
strength and tensile strength anisotropy and heterogeneity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)33
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)36
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)36
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana Fonte Adaptado de
Atkinson (1996)38
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos
residuais38
Figura 6 - O tipo e a intensidade do intemperismo Fonte Teixeira et al
(2001)41
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios Fonte Teixeira et al (2001)42
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)43
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)47
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel de solos tropicais Fonte Cruz (1996)50
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)52
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)53
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III Fonte Maccarini
(1987)55
Figura 14 - Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini
(1992)56
Figura 15 - Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)59
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira
(2009)60
Figura17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento63
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)65
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilotildees devidas agrave
calcita em (b) devidas agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)66
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)67
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974) 68
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Cruz
(1996)69
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura Fonte
Adaptado de Collins e MCGown (1974)70
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilotildees
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)71
Figura 25 - Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1977) Maccarini (1993) e Reis (2007)72
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees Fonte Atkinson
(1991)73
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Maccarini (1992)74
Figura 28ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a pressatildeo
no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua Fonte Cruz (1996)78
Figura 29 ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Fredlund e Rahardjo (1993)79
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)80
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturadas
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios (σrsquoe) Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)84
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson (1993) a)
Trajetoacuteria de tensotildees b) Espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo Fonte Coop e
Atkinson (1993)85
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz
(1996)90
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA93
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9
(direita)94
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira Fonte Atkinson
(1996)95
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)97
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptado do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)98
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)99
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)100
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)101
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)102
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005) 102
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr) 103
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal104
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C105
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C105
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos
aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados107
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C107
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24109
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os solos
A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios pela
massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20110
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19111
Figura 53 ndash Foto Solo A9112
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao solo A2
sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo de Satildeo
Pedro de Alcacircntara vista lateral113
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central113
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda114
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal114
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3 A14 e
semelhantes ao entorno da rocha matildee115
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9 (esquerda)116
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)117
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)118
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura119
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito e grande quantidade de materiais
granulares121
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva122
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe123
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1124
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma matriz
granular grosseira e riacutegida 125
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda126
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da estrutura de
contenccedilatildeo127
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 pertencente ao horizonte
B coberto por lona preta na Figura 69127
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7 A15 pertencentes
ao horizonte C128
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee128
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita 129
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental131
Figura 75 - Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)133
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada (A1SPA)
e a direita rejeitada (A3SPA)136
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas137
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo (esquerda) e
lateral (direita)137
Figura 79 - Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)139
Figura 80 ndash Expansatildeo dos solos estruturados nas condiccedilotildees naturais e
estruturadas visatildeo geral141
Figura 81 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 80142
Figura 82 ndash Expansatildeo dos solos reconstituiacutedos agraves condiccedilotildees naturais
(desestruturadas) visatildeo geral143
Figura 83 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 82144
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990 146
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados horizontal e
vertical e das expansotildees147
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 100 ndash Curvas tensotildees-deformaccedilotildees para os solos estudados
obtidas no ensaio de cisalhamento direto156
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo
diametral157
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio brasileiro
(brazilian test)159
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)160
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A1 A11 A21 e A22)161
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior161
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo162
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A20 A1 e A2)162
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista superior163
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral163
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra
A11164
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas164
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista lateral
(A18)165
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais165
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)166
Figura 115 ndash Corpo de prova A11166
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da amostra
A20 vista de topo167
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do corpo
de prova vista lateral (A20)167
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de planos de
fraqueza (A20)168
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada168
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21
A22)169
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral169
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)170
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural174
Figura 124 - Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)175
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural 175
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto176
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 177
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 179
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural 180
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 181
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural 182
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 183
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 184
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto 185
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 186
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia187
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos190
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas191
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais192
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais193
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees193
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados194
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)195
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)35
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)52
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)54
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)75
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)76
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)76
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)81
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)82
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)87
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho De Campos (1991)87
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)88
Tabela 12 - Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)88
Tabela 13 - Siacutentese dos resultados obtidos comparando as propriedades
da massa de solo com um plano de fraqueza composto por material
argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)89
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)138
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas148
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas149
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas150
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas151
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas152
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas153
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas154
Tabela 22 ndash Tabela siacutentese com os valores de resistecircncia agrave traccedilatildeo para
os solos selecionados e ensaiados171
Tabela 23 ndash Tabela siacutentese dos resultados Em azul (acima) estatildeo as
amostras selecionadas173
LISTA DE SIacuteMBOLOS
Alfabeto latino
Ar ndash Grau de aeraccedilatildeo
c ch cv ndash Intercepto coesivo interceptos coesivos horizontal e
verticalkPa
crsquo ccim csuc ndash Parcela do intercepto coesivo efetiva parcela do
intercepto coesivo devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas parcela do
intercepto coesivo devido agraves tensotildees capilares kPa
fct ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta kPa
fctf ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo kPa
˚C ndash Graus Celsius graus
P N C ndash Carga carregamento vertical ou perpendicular ao plano
cisalhadokgf ou kN
s ndash Segundos s
cm cmsup2 ndash centiacutemetros centiacutemetros cuacutebicos cm
D ndash Diacircmetro cm
e ei enat ndash Iacutendice de vazios iacutendice de vazios inicial e
naturaladimensional
exp e eh ev - Expansotildees expansotildees horizontais expansotildees verticais
est ndash Estado estruturado
L ndash Comprimentocm ou m
LL ndash Limite de liquidez
LP ndash Limite de plasticidade
qrsquo - Tensatildeo desviadora kPa
prsquo - Tensatildeo normal meacutedia kPa
H ndash Altura cm ou m
IP ndash Iacutendice de plasticidade
Sr ndash Grau de saturaccedilatildeo
u ndash Tensatildeo neutra ou poro-pressatildeo kPa
uandash Tensatildeo no ar kPa
uw ndash Tensatildeo na aacutegua kPa
War uu - Matriz de succcedilatildeo kPa
w wi wnatndash Teor de umidade teor de umidade inicial e teor de
umidade natural
Vi ndash Volume inicial cmsup3
Rsup2 - Coeficiente de determinaccedilatildeo adimensional
Coef Pearsen CPearson ndash Coeficiente de Pearsonhelliphellipadimensional
Alfabeto grego
ε ndash Deformaccedilatildeo
εa εv ndash Deformaccedilatildeo axial
εr εr ndash Deformaccedilatildeo radial
ΔHr ndash Deformaccedilatildeo horizontal no instante (durante) da ruptura
ΔVr ndash Deformaccedilatildeo vertical no instante (durante) da ruptura
ΔV ndash Variaccedilatildeo de volume
Δvvmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo vertical
Δvhmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo horizontal
Δt ndash Variaccedilatildeo de tempos
Δtmaacutex ndash Tempo decorrido no instante da expansatildeo maacuteximos
oslash - Acircngulo de atrito internograus
oslashh oslashvndash Acircngulo de atrito interno acircngulos de atrito interno horizontal e
verticalgraus
oslashrsquo oslashcr oslashcv ndash Acircngulo de atrito interno efetivo acircngulos de atrito interno
criacuteticosgraus B - Razatildeo de incremento da resistecircncia ao cisalhamento devido agrave
succcedilatildeograus
γ ndash Peso especiacutefico deformaccedilatildeo cisalhantekNmsup3
γnat ndash Peso especiacutefico naturalkNmsup3
γrsquo γsatndash Peso especiacutefico efetivo e peso especiacutefico saturadokNmsup3
γs ndash Peso especiacutefico secokNmsup3
γg ndash Peso especiacutefico das partiacuteculas ou dos gratildeoskNmsup3
δ ndash Densidade densidade das partiacuteculas ou dos gratildeoshellipadimensional
σtRt ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo kPa
σti σtapi Rti ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadas ou apoacutes
inundaccedilatildeo kPa
σtsat ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees saturadas kPa
σtnat σtntildesatRtnat - Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturaiskPa
Δσt ΔRt ndash Diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturais
e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadaskPa
σ ndash Tensatildeo tensatildeo totalkPa
σrsquo ndash Tensatildeo efetivakPa
σ1 σ2 σ3 ndash Tensatildeo normal principal maior intermediaacuteria e
menorkPa
σn σN ndash Tensatildeo normal resistecircncia agrave compressatildeo simples resistecircncia
uniaxialkPa
σr ndash Tensatildeo normal agrave superfiacutecie cisalhada no instante (durante) da
rupturakPa
cf ndash Resistecircncia agrave compressatildeo simpleskPa - Tensatildeo cisalhante resistecircncia ao cisalhamentokPa
R - Tensatildeo cisalhante no instante (durante) da rupturakPa
Ψ - Acircngulo de dilataccedilatildeograus
λ ndash Paracircmetro de Bishop adimensional
LISTA DE ABREVIATURAS
Siglas e Acrocircnimos
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
PMI ndash Ensaio de perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada
PUCRS ndash Pontifiacutecia Universidade Catoacutelica do Rio Grande do Sul
LMS ndash Laboratoacuterio de mecacircnica dos solos
UFRGS ndash Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSC ndash Universidade Federal do Estado de Santa Catarina
USP ndash Universidade de Satildeo Paulo
PPGEC - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
CAPES ndash Coordenaccedilatildeo de Aperfeiccediloamento do Pessoal de Niacutevel
Superior
CNPQ ndash Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnoloacutegico
Termos teacutecnicos
Alfabeto Latino dest ndash Estado desestruturado
g - Gramas
kPa ndash kiloPascais
kN - kiloNewtons
maacutex ndash Refere-se ao valor maacuteximo de alguma variaacutevel
min ndash Refere-se ao valor miacutenimo de alguma variaacutevel
m msup2 msup3 ndash metros metros quadrados metros cuacutebicos
mm mmsup3 ndash miliacutemetros miliacutemetros cuacutebicos
psi ndash libras forccedila por polegada quadrada
r R ndash Refere alguma variaacutevel ao instante de ruptura
v ndash Plano vertical
h ndash Plano horizontal
x y z ndash Coordenadas cartesianas espaciais
Alfabeto grego
Δ ndash Variaccedilatildeo infinitesimal qualquer diferenccedila entre variaacuteveis ou
grandezas
LISTA DE EQUACcedilOtildeES
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2) Fonte
Terzaghi Peck Mesri (1996)78
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4) Fonte Bishop
Alpan Blight Donald (1960))79
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta157
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO31
11 Apresentaccedilatildeo31
12 Justificativa32
13 Objetivos33
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo34
2 REVISAtildeO DE LITERATURA35
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos35
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo
atmosfeacuterico40
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados
por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas51
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos51
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados57
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes
cimentantes e as associaccedilotildees entre partiacuteculas61
233 O comportamento geomecacircnico73
234 A anisotropia e a heterogeneidade86
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL91 31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem91
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)94
33 Os Materiais utilizados na pesquisa96
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geoclimaacuteticas das regiotildees
em estudo96
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara -SPA)100
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1106
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18107
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25108
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21109
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8
A9 A16 A17 A19 e A27110
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e
A14114
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10116
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11117
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22118
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)119
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto
SC401)120
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto
SC401)124
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)126
34 Meacutetodo experimental130
4 ENSAIOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS RESULTADOS134
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg134
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)135
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada138
44 Ensaio de cisalhamento direto145
45 Ensaio de compressatildeo diametral157
5 ANAacuteLISE DOS RESULTADOS172 51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos174
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e
horizontal com as outras variaacuteveis obtidas176
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
vertical e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas185
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis
obtidas187
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas194
6 CONCLUSOtildeES197
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS201
REFEREcircNCIAShellip203
31
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Apresentaccedilatildeo
O modelo proposto por Karl Terzaghi para a fiacutesica dos solos
saturados a partir da publicaccedilatildeo de ldquoErdbaumechanik auf
Bodenfhysikalischer Grundlagerdquo (1925) se desenvolveu grandemente
para os solos sedimentares compactados e reconstituiacutedos
principalmente devido agrave concentraccedilatildeo dos grandes centros de pesquisa
no hemisfeacuterio norte onde os solos sedimentares satildeo mais comuns Por
outro lado muito pouco para os solos residuais estruturados pela
presenccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito comuns no hemisfeacuterio
sul menos desenvolvido tecnologicamente Vargas (1953)
pioneiramente destacou que os solos estruturados possuiacuteam um
comportamento diferenciado dos solos sedimentares relacionado agrave sua
formaccedilatildeo e estrutura
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geomecacircnico de alguns solos naturalmente estruturados
residuais oriundos de rocha do clatilde graniacutetico (granito) Para isto
realizou-se uma campanha de ensaios laboratoriais com amostras
indeformadas naturalmente estruturadas perfazendo um total de 27
amostras Buscou-se medir e avaliar o efeito das cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas sobre a estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e sobre os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento concomitantemente
pesquisar a anisotropia e a heterogeneidade existentes nestes tipos de
mantos residuais objetivando correlacionar estas variaacuteveis entre si
Para tal realizaram-se ensaios de cisalhamento direto compressatildeo
diametral expansotildees e perda de massa por imersatildeo em aacutegua aleacutem da
caracterizaccedilatildeo Das 27 amostras iniciais apenas 7 permaneceram com o
arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da Perda de Massa por
Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que permaneceram intactas
realizaram-se ensaios mecacircnicos compressatildeo diametral (6 amostras)
para medir a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes inundadas e naturais
cisalhamento direto (7 amostras) com amostra inundada para medir os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
32
12 Justificativa
Frequentemente nas regiotildees ao longo da Serra Geral e por toda a
regiatildeo meridional litoracircnea que se inicia no Rio Grande do Sul
passando por Santa Catarina Paranaacute Satildeo Paulo Rio de Janeiro
estendendo-se ateacute o estado do Espiacuterito Santo observam-se taludes e
encostas naturais de solos residuais de granito com alturas
consideravelmente excessivas (gt15m) mas que se manteacutem estaacuteveis
Estes solos quando utilizados geotecnicamente apresentam boas
condiccedilotildees de resistecircncia mecacircnica mas natildeo se comportam bem com a
presenccedila da aacutegua apresentando instabilidades quando submetidos a
grandes chuvas como ocorrido na regiatildeo em dezembro de 1995 1996 e
no draacutestico mecircs de novembro de 2008
Observa-se uma visiacutevel melhoria da resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e da rigidez destes materiais Esta melhoria na
estabilidade destes solos eacute atribuiacuteda aos agentes cimentantes entre as
partiacuteculas que estruturam estes solos melhorando as suas propriedades
mecacircnicas
Atualmente jaacute se conhece muito sobre a formaccedilatildeo e geologia
destes solos poreacutem duacutevidas ainda existem sobre como reagiraacute um solo
residual estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas em termos de
deformaccedilatildeo e resistecircncia ao cisalhamento e como seraacute a estabilidade de
seu arcabouccedilo soacutelido com a presenccedila da aacutegua
Apesar dos solos residuais serem menos problemaacuteticos e ainda
que o criteacuterio de ruptura usual para solos sedimentares o criteacuterio de
Mohr-Coulomb adapte-se perfeitamente bem a estes ainda assim
existem carecircncias de meacutetodos que correlacionem agraves propriedades
mecacircnicas com suas particularidades consequentes da estruturaccedilatildeo
ocasionada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e aspectos geoloacutegicos
como a porosidade inicial Sendo as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas um
dos principais agentes que governam o comportamento mecacircnico dos
solos cimentados entatildeo eacute razoaacutevel supor que os modelos e mecanismos
utilizados para os solos sedimentares natildeo sejam suficientes para prever
o comportamento dos solos residuais
Neste sentido esta pesquisa se justifica pois aleacutem destas
diferenccedilas aqui citadas entre os solos sedimentares e residuais soma-se
a isto uma carecircncia em anaacutelises e pesquisas sobre solos residuais aleacutem
de sua grande importacircncia atual como material de construccedilatildeo devido ao
avanccedilo das regiotildees metropolitanas sobre regiotildees de formaccedilatildeo graniacutetica
33
Uma siacutentese da crescente importacircncia de tais solos estaacute ilustrada
na Figura 1
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)
13 Objetivos
Este trabalho tem por objetivo principal determinar a resistecircncia agrave
traccedilatildeo indireta (σt) utilizando o ensaio de compressatildeo diametral
(BRAZILIAN TEST) em amostras indeformadas representativas de
uma ampla faixa de iacutendice de plasticidade (IP) variando de natildeo plaacutestico
ateacute um valor igual a 54 e sua relaccedilatildeo com as propriedades geoteacutecnicas
dos solos residuais pesquisados principalmente com os paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento e as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Objetiva-se especificamente
- Avaliar a estabilidade do arcabouccedilo soacutelido do solo mediante a
realizaccedilatildeo do ensaio natildeo padronizado de Perda de Massa por Imersatildeo do
Solo em aacutegua destilada (PMI)
- Avaliar as variaccedilotildees volumeacutetricas do solo estruturado na presenccedila da
aacutegua realizando para tal o Ensaio de Expansatildeo do Solo em presenccedila da aacutegua destilada
- Identificar comportamentos anisotroacutepicos e heterogecircneos nas
propriedades dos solos pesquisados analisando conjuntamente os
34
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento utilizando o ensaio de
cisalhamento direto
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo
A dissertaccedilatildeo estaacute dividida em seis capiacutetulos organizada da
seguinte maneira
Capitulo 1 ndash Introduccedilatildeo neste capiacutetulo eacute apresentada uma
introduccedilatildeo ao trabalho suas justificativas e os objetivos a serem
alcanccedilados
Capitulo 2 ndash Revisatildeo de Literatura Apresentam-se os conceitos
e os embasamentos teoacutericos fundamentais para os solos residuais
estruturados Estes conceitos satildeo relatados sucintamente segundo uma
extensa revisatildeo bibliograacutefica segundo as principais pesquisas e
conclusotildees realizadas sobre o estado da arte ateacute o momento relacionada
sempre aos paracircmetros mecacircnicos e hidraacuteulicos dos solos residuais e
estruturados comparados aos solos sedimentares com ecircnfase em
especial ao comportamento estruturado ou naturalmente cimentado
Capitulo 3 ndash Materiais Observaccedilotildees Realizadas e Meacutetodo
Experimental Relata-se o programa experimental os materiais
utilizados a regiatildeo de onde estes foram coletados os criteacuterios adotados
e as observaccedilotildees realizadas
Capiacutetulo 4 ndash Ensaios realizados e Apresentaccedilatildeo dos Resultados
Descrevem-se os ensaios e apresentam-se os resultados obtidos
Capiacutetulo 5 ndash Anaacutelise dos Resultados Realiza-se uma anaacutelise
graacutefica e interpretativa das variaacuteveis obtidas com os ensaios realizados
segundo o aspecto do objetivo a ser alcanccedilado
Capitulo 6 ndash Conclusotildees Descrevem-se as conclusotildees realizadas
durante a anaacutelise dos resultados tentando delinear hipoacuteteses a respeito
destas visando principalmente agrave estruturaccedilatildeo dos solos
Capitulo 7 ndash Sugestotildees para trabalhos futuros De forma breve
traccedilam-se algumas recomendaccedilotildees para futuras pesquisas
35
2 REVISAtildeO DE LITERATURA
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos
A terra ao longo dos seus 45 bilhotildees de anos caracteriza-se por
um complexo ciclo geoloacutegico que apesar de todo o avanccedilo cientiacutefico de
nossos tempos ainda natildeo eacute bem conhecido Muitas vezes estes avanccedilos
parecem trazer mais perguntas do que respostas Pelo que se sabe o
manto terrestre subdivide-se em crosta oceacircnica e continental com
densidade temperatura e pressotildees crescentes da superfiacutecie para o
interior Com raio meacutedio de 8000 km sendo subdividida em nuacutecleo e
manto quimicamente formada por 47 oxigecircnio (O) 28 siliacutecio (Si)
5 ferro (Fe) 20 entre metais alcalinos e outros materiais Ilustra-se
com a Tabela 1 a composiccedilatildeo mineraloacutegica meacutedia de granitos da regiatildeo
sul do Brasil
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)
A terra eacute constantemente retrabalhada (Figura 2) pela accedilatildeo
conjunta entre a atmosfera hidrosfera e biosfera tendo como agentes
principais a accedilatildeo conjunta ocasionada pelo intemperismo atmosfeacuterico
vulcanismo movimentos de placas magnetismo diagecircnese efeitos
estes governados pela lei da isostasia global (Figuras 2 e 3) Somam-se
a isto as radiaccedilotildees quedas de corpos celestes e grandes mudanccedilas dos
niacuteveis oceacircnicos e climaacuteticos aleacutem da accedilatildeo humana (GUERRA
GUERRA 1997)
36
Acredita-se que as primeiras rochas provavelmente tenham se originado
de vulcanismos iacutegneas (Figura 2) pertencentes ao clatilde graniacutetico As
diferenciaccedilotildees entre as rochas se datildeo exatamente pela natureza quiacutemica
do magma que tenderaacute a ser aacutecido ou baacutesico devido agraves condiccedilotildees do
meio fiacutesico a que o magma eacute submetido quando liberado intrusivo ou
extrusivo consequentemente pelos posteriores processos de alteraccedilatildeo
atmosfeacuterica sedimentaccedilatildeo e metamorfismo que iratildeo atuar nessa massa
rochosa durante sua vida geoloacutegica (BIGARELLA LEPREVOST
BOLSANELLO 1985)
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)
37
A crosta continental (terrestre) com densidade meacutedia de 275
gcm3 de uma forma geral divide-se em uma camada basaacuteltico-
metamoacuterfica interna coberta por uma camada graniacutetico-metamoacuterfica
mais a superfiacutecie associadas agraves rochas sedimentares que por sua vez
satildeo recobertas por material decomposto de origem sedimentar ou
residual de interesse geoteacutecnico Estas massas sofrem accedilatildeo dos
processos de pedogecircnese sedimentaccedilatildeo e metamorfismo
constantemente conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 Tambeacutem eacute muito
comum que a camada basaacuteltica continental aflore na superfiacutecie sem a
presenccedila do granito como ocorre no planalto sul-americano de
formaccedilatildeo mesozoacuteica A crosta oceacircnica eacute bem menos complexa sendo
coberta por sedimentos sobre um assoalho basaacuteltico metamoacuterfico
apresentando composiccedilatildeo mineraloacutegica mais uniforme e estrutura
disposta em camadas enquanto que a composiccedilatildeo quiacutemico-mineraloacutegica
da crosta continental eacute muito mais variada estruturada e complexa
(TEIXEIRA et al 2001 )
As rochas conjuntamente com os solos que satildeo o produto da
accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico sobre estas constituem a crosta
terrestre Esta interaccedilatildeo pode ser observada simultaneamente nas
Figuras 2 e 3 (MACIEL FILHO 1994)
A definiccedilatildeo de solos depende do ponto de vista e do interesse
portanto possui sentido amplo Para o engenheiro civil e muitas vezes
para o geoacutelogo se define os solos como o produto remoto ou imediato
da alteraccedilatildeo das rochas portanto da accedilatildeo conjunta da decomposiccedilatildeo
quiacutemica e da desintegraccedilatildeo fiacutesica causada pelos agentes fiacutesico-
quiacutemicos geoloacutegicos e bioloacutegicos de alteraccedilatildeo e transporte
atmosfeacutericos consequentemente do remanejo e da organizaccedilatildeo das
camadas superiores da crosta terrestre e por fim da accedilatildeo do homem
Poderatildeo ser naturais ou artificiais Os solos podem ser escavados com o
uso de paacute picareta ou escavadeiras natildeo sendo necessaacuterio portanto o uso
de explosivos Segundo Terzaghi Peck e Mesri (1996) o solo eacute um
agregado natural de partiacuteculas minerais que pode ser separado por meios
suaves tais como agitaccedilatildeo em aacutegua Rocha ao contraacuterio eacute um agregado
de minerais ligados por fortes e permanentes forccedilas que em geral para
ser desagregado eacute necessaacuterio o uso de ferramentas especiais e
explosivos Rocha eacute o material resultante da associaccedilatildeo heterogecircnea de
minerais que por diferentes motivos geoclimaacuteticos acabam ficando
intimamente unidos constituiacutedos principalmente de bioacutexido de siliacutecio
(SiO2) na forma mineraloacutegica de quartzo e feldspato Para Dobereiner
(1987 1990) a rocha eacute o material que possui resistecircncia agrave compressatildeo
simples maior do que 15 MPa incluindo as rochas satildes brandas e
38
alteraccedilotildees de rochas e os solos os materiais que possuem resistecircncia agrave
compressatildeo simples menor do que 15 MPa incluindo os solos
extremamente duros e compactos O solo eacute constituiacutedo por um sistema
trifaacutesico como ilustrado na Figura 5 subdividido em partiacuteculas soacutelidas
(S) fluido constituiacutedo por aacutegua e ar (A) portanto eacute um sistema
particulado e o estudo de seu comportamento pertence aos domiacutenios da
mecacircnica do natildeo contiacutenuo ilustrado na Figura 4 (LAMBE
WHITMANN 1969) Fredlund e Morgenstern (1977) sobre o ponto de
vista natildeo saturado consideram os solos como um sistema de quatro
fases constituiacutedo por ar aacutegua partiacuteculas e interface ar-aacutegua Na Figura
5 ilustra-se o arcabouccedilo soacutelido hipoteacutetico de um solo residual
estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana
Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
As partiacuteculas soacutelidas poderatildeo ser macroscoacutepicas ou
microscoacutepicas Quando em contato formam o arcabouccedilo soacutelido Ao seu
redor existem os vazios intersticiais que poderatildeo estar preenchidos
totalmente ou parcialmente por aacutegua e ar
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos residuais
39
Nos vazios entre as partiacuteculas poderatildeo ainda existir substacircncias ali
depositadas que agregam as partiacuteculas proporcionando uma
estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido estas abstraccedilotildees podem ser
visualizadas na Figura 5 Para a formulaccedilatildeo da hipoacutetese da Figura 5
partiu-se de estudos como Wallace (1973) De e Furdas (1973) Collins
e MCGown (1974) Holtz e Kovacs (1981) e Maccarini ( 1987 1989)
O problema geoteacutecnico dos solos resume-se no controle das
seguintes variaacuteveis mecacircnicas Resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e Hidraacuteulica A natureza das partiacuteculas e a
permeabilidade dos solos governam o comportamento da aacutegua de seus
vazios (LAMBE WHITMANN 1969) Sempre que se estabeleccedila um
fluxo de aacutegua ou de ar o estado inicial do solo se modifica (CRUZ
1996)
Faz-se uma breve revisatildeo conceitual sobre o comportamento
geral dos solos sedimentares (sedimentary framework)
Os solos sobre o ponto de vista teoacuterico e claacutessico de Terzaghi
(1943) segundo o conceito de matriz dominante de origem sedimentar e
estado saturado satildeo subdivididos em areias ou argilas puras As areias
puras satildeo os materiais em que as propriedades geomecacircnicas dependem
do atrito interno arranjo espacial entrosamento e rolamento entre
partiacuteculas se comportando fisicamente sobre condiccedilotildees drenadas e
deformaccedilotildees elaacutesticas independentes do tempo (ROWE 1962 1969
1972 BOLTON 1979 1986 ODA KONISHI 1974) As argilas puras
caracterizam-se em possuir aacutegua aderida as partiacuteculas que gera por sua
vez uma coesividade argilo-mineral entre partiacuteculas originada por
forccedilas fiacutesico-quiacutemicas provenientes do campo de atratividade e repulsatildeo
coloidal Estas mecanicamente apresentam-se sob condiccedilotildees natildeo
drenadas e deformaccedilotildees plaacutesticas dependentes do tempo (ROSCOE
SCHOFIELD WHOTH 1958 GRIM 1968 PREacuteVOST HOumlEG 1975
BURLAND 1990) Os modelos de comportamento mecacircnico destes
solos satildeo distintos O modelo para as argilas tem como mecanismo uma
dependecircncia baacutesica da histoacuteria de tensotildees e da consistecircncia por outro
lado para as areias assume-se um modelo fiacutesico dependente da
densidade inicial de deposiccedilatildeo ou formaccedilatildeo ou seja da compacidade
Tecircm-se ainda as tendecircncias caracteriacutesticas de comportamento mecacircnico
durante a ruptura A contraccedilatildeo de volume consequentemente causando
aumento da tensatildeo na aacutegua (poro-pressatildeo ou tensatildeo neutra) eacute
caracteriacutestico das areias fofas e argilas normalmente adensadas que por
sua vez apresentam ruptura local segundo Terzaghi (1943) E da
tendecircncia agrave dilataccedilatildeo e consequentemente da diminuiccedilatildeo das tensotildees na
aacutegua eacute caracteriacutestica de areias compactas e argilas preacute-adensadas
40
materiais que na praacutetica apresentam ruptura geral (TERZAGHI PECK
MESRI 1996 SKINNER 1969)
Como os solos satildeo materiais em geral extremamente
heterogecircneos e anisotroacutepicos principalmente os solos de origem
residual na praacutetica a resposta de um solo a um carregamento seraacute
devida a interaccedilatildeo entre este complexo sistema variacional formado
pelas suas fases e um acentuado comportamento intermediaacuterio entre a
areia e a argila pura Os solos residuais originados do clatilde graniacutetico
possuem uma presenccedila dominante dos siltes e muitas vezes estatildeo
submetidos a um estado natildeo saturado Esta resposta conjunta eacute que iraacute
governar o seu comportamento para fins de engenharia civil
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo atmosfeacuterico
Os solos subdividem-se segundo Bigarella Leprevost e
Bolsanello (1985) conforme sua origem em
- Sedimentares ou transportados que formam os perfis e bacias
sedimentares que devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas satildeo predominantes
no hemisfeacuterio norte Admite-se que para as argilas formadas por
sedimentaccedilatildeo a histoacuteria de tensotildees governe seu comportamento
geomecacircnico assim como a densidade para os solos arenosos formados
por deposiccedilatildeo observou Maccarini (1993)
- Residuais que natildeo sofrem accedilatildeo de agentes de transporte
permanecendo ao entorno da rocha matildee formando um manto residual
Devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas ocorrem muito no hemisfeacuterio sul
principalmente devido ao calor e umidade caracteriacutesticas deste Os solos
residuais satildeo produzidos em regiotildees onde a velocidade de produccedilatildeo de
material residual eacute superior agrave velocidade com que os materiais satildeo
transportados (Figura 6) Formam um arcabouccedilo soacutelido estruturado com
a possibilidade de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e satildeo muito
influenciados pelos efeitos da coesatildeo aparente pois frequentemente
ocorrem no estado natildeo saturado Seu comportamento geomecacircnico eacute
aparentemente independente da histoacuteria de tensotildees sendo governado
pela estruturaccedilatildeo e formaccedilatildeo geoloacutegica
- Orgacircnicos com presenccedila de material natildeo mineral
Grande parte dos solos residuais encontra-se espalhada entre os troacutepicos
de Cacircncer e Capricoacuternio ou seja em torno da linha do Equador Ao
entorno dos troacutepicos tambeacutem como ao Norte da Ameacuterica do Norte e ao
Sul da Ameacuterica do Sul (SOWERS 1963)
41
Portanto os processos atraveacutes dos quais os solos residuais (solos
intermediaacuterios e siltosos) satildeo formados satildeo totalmente diferentes
daqueles responsaacuteveis pela formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argilas e
areias puras) Formam perfis heterogecircneos e imprevisiacuteveis com grande
variabilidade mineral e condiccedilotildees fiacutesicas (SANTOS 1997) Bevilaqua
(2004) concluiu que as composiccedilotildees dos solos residuais da regiatildeo de
Florianoacutepolis (SC) originaacuterios em geral de rochas graniacuteticas apresentam
grande quantidade de siltes fraccedilatildeo de areia natildeo muito elevado
composiccedilatildeo quiacutemica natildeo muito variaacutevel e baixo teor de quartzo
Figura 6 ndash O tipo e a intensidade do intemperismo
Fonte Teixeira et al (2001)
A intensidade da exposiccedilatildeo da rocha aos agentes de atividades
intempeacutericas governa a formaccedilatildeo dos solos residuais que por sua vez eacute
interdependente dos processos pedogeneacuteticos Fatores gerais como o
regime de distribuiccedilatildeo das chuvas (Figuras 7 e 8) infiltraccedilatildeo e drenagem
das aacuteguas pluviais natureza das rochas locais descontinuidades
diaclasamento declividade dos taludes variaccedilotildees climaacuteticas como temperatura e ventos (Figura 8) agentes bioloacutegicos como fauna e flora e
a interferecircncia humana satildeo fatores que modificam o processo de
alteraccedilatildeo dos solos aprofundando o manto residual visualizado na
Figura 6 (TEIXEIRA et al 2001) Segundo Farjallat (1972) a alteraccedilatildeo
nos materiais rochosos consiste em diminuiccedilatildeo da resistecircncia com ou
42
sem produccedilatildeo de finos enfraquecimento das caracteriacutesticas de
deformabilidade e um significativo aumento da porosidade e
permeabilidade (Figura 6 e 7)
Taludes iacutengremes clima seco ou chuvas maacutes distribuiacutedas durante
o ano favorecem a desintegraccedilatildeo fiacutesica impulsionando e acelerando os
processos sedimentares e a erosatildeo assim proporcionando condiccedilotildees
desfavoraacuteveis agrave formaccedilatildeo dos solos residuais (MACCARINI 1993)
Por outro lado climas mais chuvosos e com temperaturas altas
favorecem os processos quiacutemicos (Figuras 6 e 8) Segundo Sowers
(1963) as profundidades de solos residuais satildeo muito variaacuteveis e em
nossa regiatildeo estatildeo em torno de 10 a 25 metros com uma velocidade
meacutedia de produccedilatildeo de resiacuteduos entre 10 e 15 cm por cada milecircnio
Teixeira et al (2001) relatam que uma provaacutevel produccedilatildeo de solo
residual seja de 20 a 50 metros por milhatildeo de anos para climas mais
agressivos como o nosso As camadas mais superficiais possuem um
tempo de exposiccedilatildeo maior portanto apresentam-se mais intemperizadas
do que as camadas mais profundas (Figura 6) Sendo assim o grau de
alteraccedilatildeo diminui com a profundidade tornando-se cada vez menor
atraveacutes de camadas de transiccedilotildees natildeo abruptas ateacute que eventualmente
atinja-se a rocha matildee em estado satilde (Figura 6)
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios
Fonte Teixeira et al (2001)
43
Genericamente a accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico que altera as
rochas subdivide-se nos processos de decomposiccedilatildeo quiacutemica e
desintegraccedilatildeo fiacutesica que geralmente ocorrem com tensotildees efetivas
constantes (weathering) como ilustradas na Figura 8 Estes atuam
simultaneamente e o niacutevel e a distribuiccedilatildeo destes eacute que iraacute desencadear
a intensidade da alteraccedilatildeo dos constituintes mineraloacutegicos das rochas e
pelo menos ateacute aonde se conhece sempre ocorrem de acordo com as
seacuteries de reaccedilotildees de decomposiccedilatildeo de Goumlldich e da ordem de formaccedilatildeo
de minerais de Bowen (TEIXEIRA et al 2001)
Basicamente a decomposiccedilatildeo quiacutemica eacute oriunda das reaccedilotildees
quiacutemicas entre os minerais rochosos e as substacircncias oxidantes reativas
presentes na atmosfera desencadeada principalmente pela aacutegua ( OH 2 )
pelo oxigecircnio ( 2O ) pelo gaacutes carbocircnico ( 2CO ) conjuntamente com
materiais aacutecidos poluiccedilatildeo e outras substacircncias presentes no perfil de
alteraccedilatildeo (Figura 3) Como consequecircncias ocorrem profundas
modificaccedilotildees quiacutemicas e mineraloacutegicas sobre as rochas sobretudo
estruturais principalmente com a formaccedilatildeo de argilo-minerais oxi-
hidroacutexidos de ferro e de alumiacutenio e os silicatos em geral Os processos
quiacutemicos e as reaccedilotildees envolvidas mais comuns satildeo as hidrataccedilotildees
dissoluccedilatildeo hidroacutelise oxidaccedilatildeo e a acidoacutelise (TEIXEIRA et al 2001)
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)
44
A desintegraccedilatildeo fiacutesica eacute proveniente das variaccedilotildees volumeacutetricas e
da fragmentaccedilatildeo gradual causada principalmente por expansatildeo e
contraccedilatildeo teacutermica provenientes das mudanccedilas ciacuteclicas na umidade
(Figura 8) que por sua vez transformam a rocha inalterada em material
descontiacutenuo e friaacutevel A heterogeneidade das rochas faz o maciccedilo se
comportar segundo diferentes coeficientes de dilataccedilatildeo teacutermica
provocando deslocamento relativo entre os cristais rompendo a coesatildeo
inicial entre partiacuteculas (coerecircncia) sendo um fator acelerador desta
desintegraccedilatildeo Outros aspectos que influenciam satildeo as alteraccedilotildees de
volume da aacutegua dentro das descontinuidades da rocha e principalmente
as formaccedilotildees de novos cristais que provocam esforccedilos expansivos
dentro destas descontinuidades aumentando ainda mais a abertura das
fissuras As variaccedilotildees volumeacutetricas tambeacutem ocorrem devido ao
desconfinamento das rochas que por ascendecircncia ou soerguimento
sofrem aliacutevio de tensotildees confinantes expandindo ocasionando por sua
vez aumento nas descontinuidades denominado muitas vezes de junta
de aliacutevio Portanto a desintegraccedilatildeo eacute causada principalmente pelos
agentes geoclimaacuteticos como a temperatura radiaccedilotildees umidade e
ventos sendo geralmente crescente em direccedilatildeo agrave superfiacutecie como
ilustrado conjuntamente nas Figuras 6 7 e 8 (TEIXEIRA et al 2001)
As rochas graniacuteticas sofrem alteraccedilatildeo e esfoliaccedilatildeo esferoidal
onde as arestas e os veacutertices dos blocos angulosos expostos ao
intemperismo sofrem maior ataque do que as faces o que resulta na
formaccedilatildeo de blocos arredondados como os matacotildees e aumento
significativo da superfiacutecie especiacutefica exposta ao intemperismo
(TEIXEIRA et al 2001) Haacute uma regra geral em quiacutemica pura que diz
quanto maior for agrave superfiacutecie de contato entre dois reagentes mais
raacutepida seraacute a reaccedilatildeo Desta forma podemos imaginar um cubo com 1cm
de aresta que teraacute a superfiacutecie de contato de 6cmsup2 submetidos ao
intemperismo Se cortarmos esse cubo ao meio teremos 8 cmsup2 de
superfiacutecie de contato para o mesmo volume de rocha e assim
sucessivamente pode-se observar que quanto mais fraturada estaacute a
rocha mais faacutecil se torna sua decomposiccedilatildeo (MACIEL FILHO 1994)
Eacute importante ressaltar que a erosatildeo natildeo eacute um processo de
intemperismo e sim um complexo fenocircmeno de transporte de partiacuteculas
(MACIEL FILHO 1994)
Os feldspatos satildeo quimicamente mais reativos e fracos e
fisicamente pouco resistentes por isso satildeo os primeiros minerais a
sofrer transformaccedilatildeo desintegrando-se e decompondo-se ocasionando a
fragmentaccedilatildeo gradual das partiacuteculas formando os filossilicatos Este
processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos residuais do clatilde
45
basaacuteltico e em menor escala tambeacutem presente na formaccedilatildeo do manto
residual graniacutetico (LEINZ 1974)
Ao contraacuterio o quartzo eacute um mineral muito resistente agrave
decomposiccedilatildeo poreacutem sofre uma accedilatildeo moderada da desintegraccedilatildeo
fragmentando-se Por isso seus fragmentos permanecem quimicamente
muito pouco alterados Estes fragmentos conservam-se presentes em
todo o processo de alteraccedilatildeo residual da rocha Suas alteraccedilotildees formam
os silicatos Este processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos
residuais do clatilde graniacutetico e em menor escala tambeacutem presente na
formaccedilatildeo do manto residual basaacuteltico (LEINZ 1974)
Por outro lado ao mesmo tempo em que ocorre o processo de
alteraccedilatildeo dos materiais ocorrem tambeacutem processos de agregaccedilotildees entre
as partiacuteculas principalmente devido aos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas muito comuns nos solos tropicais e subtropicais como a
iluviaccedilatildeo e a lixiviaccedilatildeo
Estes processos em geral atraveacutes de hidroacutelise e desidrataccedilatildeo depositam
substacircncias soluacuteveis com poder aglutinante dissolutos em aacuteguas que
infiltram percolam e drenam o perfil de alteraccedilatildeo por fim se
depositando nos vazios ociosos dos solos presentes nesta zona de
influecircncia ou seja entre as partiacuteculas e ao redor destas Posteriormente
devido a complexas alteraccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas com o passar do tempo
ocorrem cimentaccedilotildees cristalizaccedilotildees e recristalizaccedilotildees destas substacircncias
nestes vazios inclusive com formaccedilatildeo de aglomerados e concreccedilotildees
Estes processos satildeo acelerados por fortes alteraccedilotildees de temperatura
umidade e pressatildeo
Estas variaccedilotildees poderatildeo desencadear um processo denominado de
laterizaccedilatildeo que acabam por aumentar o enrijecimento destas substacircncias
nestes locais (TEIXEIRA et al 2001) Um perfil caracteriacutestico eacute
ilustrado na Figura 10
Conjuntamente com a alteraccedilatildeo e a agregaccedilatildeo ocorre uma
diminuiccedilatildeo gradual das partiacuteculas em direccedilatildeo agrave superfiacutecie denominada
de argilizaccedilatildeo Portanto o processo que transforma uma rocha graniacutetica
que tinha a tendecircncia inicial em formar solos residuais granulares e natildeo
coesivos (argilo-minerais) devido agrave grande quantidade de quartzo em
sua mineralogia por exemplo acaba consequentemente ao longo do
tempo devido a este fenocircmeno reduzindo o tamanho das partiacuteculas em
direccedilatildeo agrave superfiacutecie transformando-as em solo fino com possibilidade
da presenccedila de aacutegua aderida portanto mais coesivo do que o esperado
(TARBUK LUTGENS TASA 1996)
Muitos trabalhos sobre o intemperismo foram desenvolvidos nos
uacuteltimos anos abaixo segue um breve comentaacuterio sobre alguns
46
Muito interessante eacute o trabalho desenvolvido por Vaughan e
Kwan (1984) que tentam explicar a formaccedilatildeo de um solo residual
atraveacutes da teoria do enfraquecimento Esta teoria relaciona as tensotildees de
campo sobre condiccedilotildees de deformaccedilotildees laterais nulas (Ko) ao
intemperismo levando segundo um modelo preacute-estabelecido o material
em estudo de um estado mais soacutelido equivalente ao da rocha matildee ateacute se
tornar extremamente poroso equivalente ao seu solo residual
Farjallat (1972) Menezes e Dobereiner (1991) determinaram
alguns criteacuterios de previsatildeo de formaccedilatildeo de descontinuidades rochosas
utilizando por exemplo ensaios de ciclagem intempeacutericas e
meteorizaccedilatildeo pelo Slake durability test
Hypoacutelito (1972) Hypolito e Valarelli (1972) desenvolveram um
intemperizador de laboratoacuterio Ladeira e Minette (1984ab)
desenvolveram um meacutetodo para estabelecer a alterabilidade e
durabilidade das rochas que acelera o processo de intemperismo
denominado extrator de Soxhtel obtendo os iacutendices de alteraccedilatildeo que
incidem sobre as principais propriedades geomecacircnica dos materiais
inalterados
Os processos de alteraccedilatildeo agregaccedilatildeo argilizaccedilatildeo gleizaccedilatildeo
plintizaccedilatildeo entre outros inclusive muitos ainda desconhecidos estatildeo
muito ligados ao tipo e intensidade dos processos de intemperismo
atmosfeacutericos e pedoloacutegicos locais sendo que muitas vezes ocorrem
simultaneamente (BEVILAQUA 2004)
Segundo a definiccedilatildeo claacutessica de Vargas (1953) no caso dos solos
residuais teriacuteamos segundo um grau de intemperismo e evoluccedilatildeo
pedogeneacutetica decrescente uma divisatildeo do manto de intemperizaccedilatildeo em
camadas superior (maduro) intermediaacuteria e inferior (jovem)
Atualmente se defini o manto residual do clatilde graniacutetico da
seguinte forma
- Solo residual maduro ou pedologicamente horizonte A e B
- Solo residual jovem ou C
- Alteraccedilatildeo de rocha ou RA
- Rocha satilde ou R
47
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)
Pastore (1992) na Figura 9 traacutes proposiccedilotildees de alguns
pesquisadores
Emanando sobre os raciociacutenios de Vargas (1953) e de Maccarini
(1993) abaixo tentar-se-aacute especificar melhor a constituiccedilatildeo de cada
subcamada - Camada superior ou madura com espessura variaacutevel de 1 a 3
metros eacute a mais alterada onde o elevado grau de alteraccedilatildeo formou uma
grande variedade de minerais reduzindo as cimentaccedilotildees deixando-as
fracas Poreacutem esta camada eacute relativamente riacutegida por sofrer dissecaccedilatildeo
48
devido agrave contraccedilatildeo e coesatildeo aparente provocadas pelo forte calor e a
presenccedila de materiais poucos soluacuteveis como os oacutexidos de ferro e
alumiacutenio que natildeo sofrem lixiviaccedilatildeo permanecendo nos vazios desta
camada por sua vez enrijecendo devido aos efeitos da laterizaccedilatildeo
Devido ao intenso efeito da argilizaccedilatildeo e ao relativo afastamento da
estrutura da rocha matildee possui tecircnues cimentaccedilotildees mas acabam por se
constituiacuterem por partiacuteculas finas que consequentemente poderatildeo provir
coesatildeo devido agrave possibilidade de aacutegua aderida originada pela
atratividade e repulsatildeo coloidal Os solos residuais de granitos e
gnaisses poderatildeo ser constituiacutedos por materiais coesivos classificados
como siltes arenosos e ateacute siltes-argilosos pois muitas vezes possuem
fraccedilatildeo de argila cauliniacutetica Areias pedregulhos e elevada concentraccedilatildeo
de oxi-hidroxiacutedos de ferro e alumiacutenio que geralmente cobrem as
partiacuteculas silto-arenosas dando uma coloraccedilatildeo peculiar forte castanho-
avermelhada e muitas vezes mesclada com outras coloraccedilotildees Devido
ao seu alto grau de intemperismo encontra-se em sua massa pequenos
vazios em forma de bulbos ou filetes que outrora eram preenchidos por
algum material que se decompocircs Portanto sua estrutura possui fracas
cimentaccedilotildees combinada muitas vezes com alta porosidade iacutendice de
vazios elevado e estado natildeo saturado Muitas vezes ocorre a presenccedila de
aacutecidos e materiais orgacircnicos como o plasma argilo-huacutemico que
favorecem a coesatildeo (TEIXERA et al 2001)
- A camada intermediaacuteria eacute constituiacuteda por areias siltosas
granulares com rariacutessima presenccedila de argila com estruturas preservadas
e espessura variaacutevel entre 30 e 40 metros eacute de grande interesse teacutecnico
pois eacute a camada onde a grande maioria das estruturas geoteacutecnicas estatildeo
assentadas Eacute constituiacuteda por misturas de solos com blocos matacotildees e
alteraccedilotildees de rocha Muitas vezes satildeo solos com a aparecircncia da rocha
matildee denominados em geologia de saproliacutetos Estatildeo no estaacutegio
intermediaacuterio ou seja jaacute perderam parte da estruturaccedilatildeo original da
rocha matildee poreacutem ainda natildeo ganharam estruturaccedilatildeo suficiente por
estarem fora da zona de alcance dos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas e dos processos pedogeneacuteticos por isso muitas vezes se
encontram em uma zona talvez inerte com aeraccedilatildeo e natildeo saturada
Devido agrave condiccedilatildeo predominantemente granular e natildeo saturada sobre
forte influecircncia da coesatildeo aparente e com presenccedila de planos de
fraqueza acentuados por microfissuras tornam-se muito susceptiacuteveis a
erosatildeo e extremamente vulneraacuteveis a ocorrecircncia de instabilidades
principalmente pelas variaccedilotildees no teor de umidade (MACIEL FILHO
1994) A coesatildeo verdadeira que ocorre nesta zona eacute devida a
estruturaccedilatildeo quase sempre consequecircncia exclusiva das cimentaccedilotildees
49
entre partiacuteculas Logo a exposiccedilatildeo ou proteccedilatildeo do horizonte
intermediaacuterio (C) e a utilizaccedilatildeo de um sistema de drenagem adequado
para esta regiatildeo (zona) satildeo os principais fatores influentes nos
mecanismos de instabilidades de taludes e encostas para os solos
residuais oriundos do clatilde graniacutetico (Landslide)
- Na camada inferior ou jovem onde o grau de alteraccedilatildeo eacute baixo
mas que pelo menos um de seus constituintes jaacute sofreu alteraccedilatildeo as
estruturaccedilotildees reliquiares oriundas da rocha matildee ainda permanecem com
pouca alteraccedilatildeo dominando as propriedades geomecacircnicas dos solos
contidos nesta faixa deixando portanto as cimentaccedilotildees fortes
proporcionando grande estruturaccedilatildeo no arcabouccedilo soacutelido Logo apoacutes
esta camada tem-se a mudanccedila gradual da sanidade da rocha passando
de alteraccedilatildeo completa agrave moderada subsequentemente rocha pouco
alterada ateacute a rocha satilde (IAEG 1979 GEOLOGICAL SOCIETY
ENGINEERING GROUP WORKING PARTY REPORT 1995 ISRM
1981) Esta sequecircncia de camadas pode ser visualizada na Figura 10
Complementando a narrativa ter-se-ia que aleacutem da lixiviaccedilatildeo que
lava as rochas transportando as partiacuteculas tambeacutem a ocorrecircncia das
iluviaccedilotildees e eluviaccedilotildees que transportam as partiacuteculas atraveacutes das massas
de solos de cima para baixo depositando-as em alguma camada
receptora ainda assim poreacutem de outro modo ocorre neste complexo
sistema que durante as chuvas o niacutevel artesiano da aacutegua aumenta
devido agraves oscilaccedilotildees e flutuaccedilotildees do lenccedilol freaacutetico com isso levando
tambeacutem substacircncias soluacuteveis agora de baixo para cima como uma
ascensatildeo Posteriormente a aacutegua evapora ou volta ao niacutevel freaacutetico
normal muitas vezes deixando depositados estes solutos nos vazios por
onde se infiltrou estes por sua vez prosseguem sofrendo
transformaccedilotildees e tambeacutem poderatildeo estruturar as partiacuteculas A ascensatildeo
poderaacute ocorrer tambeacutem devido a ascendecircncia da aacutegua nos vazios
atraveacutes de forccedilas capilares durante o periacuteodo seco (VAUGHAN
KWAN 1981)
A accedilatildeo conjunta destes processos forma em geral solos
cimentados com estrutura nodular e forte coloraccedilatildeo identificou
Maccarini (1993) Sucintamente as camadas superficiais e superiores
tendem a ser mais homogecircneas e isotroacutepicas comportam-se
similarmente a uma argila sedimentar inorgacircnica de baixa agrave meacutedia
consistecircncia e plasticidade portanto podendo ser analisada facilmente
pela teoria sedimentar para solos saturados observa-se na Figura 10
50
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel para solos tropicais Fonte Cruz (1996)
Por outro lado agraves camadas intermediaacuterias e inferiores satildeo muito
heterogecircneas (Figura 10) anisotroacutepicas possuem grande influecircncia das
cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas e da coesatildeo aparente comportando-se diferentemente dos solos sedimentares (MACCARINI 1996)
51
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos
Evidentemente os processos atraveacutes dos quais os solos residuais
satildeo formados satildeo totalmente diferentes daqueles responsaacuteveis pela
formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argila e areia) Portanto eacute de se
esperar que estes solos tenham comportamentos geomecacircnicos
diferenciados (MACCARINI 1993)
Para o estudo e entendimento das cimentaccedilotildees presentes nos
solos residuais aspectos como a geologia processos de formaccedilatildeo grau
de intemperismo estruturas reliquiares estruturaccedilatildeo da macroestrutura e
da microestrutura associaccedilotildees entre grupos de partiacuteculas porosidade
inicial sensibilidade alta heterogeneidade e anisotropia devem ser
levados em conta quando estudamos tais materiais (MACCARINI
1989)
Os solos residuais estruturados do clatilde graniacutetico de uma maneira
geral satildeo bem permeaacuteveis possuem iacutendices de vazios considerados
altos devido agrave forte influecircncia da matriz granular consequentemente
sua porosidade inicial alta facilita o fluxo de aacutegua abaixo na Figura 11
seguem valores obtidos por Lumb (1962)
Quando compactados aproximam-se dos valores das argilas
sedimentares na ordem de 710
a 810
cms (MACCARINI 1993) O
arcabouccedilo soacutelido dos solos residuais eacute constituiacutedo por marcante
heterogeneidade presenccedila de fissuras zonas de cisalhamento e domiacutenio
da macroporosidade que por sua vez estabelecem caminhos
preferenciais para a aacutegua muitas vezes se tornando problemas de
condutividade portanto a permeabilidade da massa como um todo eacute
muito variaacutevel
Considerando a grande parcela de silte e um pouco de argila presentes
pode-se considerar sua permeabilidade como intermediaacuteria entre
coesiva e granular Apresentam-se com comportamento semelhante ao
dos solos puramente granulares sedimentares apesar do elevado teor de
finos (SANTOS 1988)
52
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)
Os solos residuais do granito possuem uma grande variabilidade
textural e mineraloacutegica variando muito entre pedregulhos areias pouca
argila e uma presenccedila marcante do silte como se pode observar na
Tabela 2 que traz em forma de siacutentese estes dados para alguns granitos
comumente encontrados nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis
(SC) e Porto Alegre (RS) Muitas teacutecnicas utilizadas para os solos
sedimentares natildeo satildeo boas para os solos residuais como por exemplo a
53
reconstituiccedilatildeo e os procedimentos de granulometria que acabam por
destruir a estruturaccedilatildeo natural destes solos inclusive com quebra de
elementos que deveriam ser considerados como inteiros
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)
A quebra de partiacuteculas eacute real pois os feldspatos friaacuteveis (Figura
12 A e B) muito presentes nos solos residuais de granito e gnaisse
quebram sobre pequenos esforccedilos aparecendo fragmentados e menores
do que realmente satildeo naturalmente (BEVILAQUA 2004) Matsuo e
Nishida (1968) estudaram tais efeitos (Figura 12)
Outro problema estaacute na determinaccedilatildeo da real fraccedilatildeo de argila
(Tabela 2) pois a quantidade determinada por microscopia eacute bem maior
do que a estimada pelo ensaio granulomeacutetrico de sedimentaccedilatildeo pois
muitas vezes as partiacuteculas de argila estatildeo fortemente presas agraves
partiacuteculas granulares maiores dificultando a dispersatildeo Na praacutetica
tambeacutem ocorre que muitas vezes quando solicita-se esta massa de solo
para fins de resistecircncia ao cisalhamento e compressibilidade esta acaba
trabalhando conjuntamente como associaccedilotildees e aglomeraccedilotildees
(MITCHELL 1976)
54
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Ponta Grossa
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Independecircncia
Por estas razotildees o conceito de partiacutecula para os solos residuais eacute
discutiacutevel sobre o ponto de vista sedimentar sendo que devido a estas
particularidades se poderaacute ter uma identificaccedilatildeo classificaccedilatildeo e
estimativa de suas propriedades de uma forma natildeo realista Igualmente
sua estruturaccedilatildeo eacute sensiacutevel ocorrendo amolgamento com facilidade
alterando seu estado original Sua amostragem eacute dificultosa pois
possuem com frequecircncia materiais grosseiros que por sua vez tambeacutem
dificultam a moldagem de corpos de prova em laboratoacuterio Devido a sua
grande heterogeneidade e anisotropia ocorre uma impossibilidade de
obtermos duas amostras de solo em condiccedilotildees de cimentaccedilotildees iguais
Estas foram algumas das razotildees pelas quais Maccarini (1989)
pioneiramente no Imperial College (UK) pesquisou Foram realizados
estudos de laboratoacuterio com amostras cimentadas artificialmente para
simular o comportamento de solos residuais (MACCARINI 1987)
Artificialmente foram controladas as variaacuteveis cimentaccedilotildees porosidade
e granulometria com teacutecnicas especiais para obtenccedilatildeo de amostras
55
artificiais (VAUGAHN MACCARINI MOKHTAR 1988
MACCARINI 1987)
Em siacutentese a tendecircncia do comportamento dos solos residuais eacute
a seguinte segundo autores como Vargas (1971) Sandroni (1985)
Vaughan (1985) Bressani (1990) e Maccarini (1980 1987 e 1993)
- Quanto maior for o grau de intemperismo menor seraacute o tamanho
das partiacuteculas principalmente devido agrave accedilatildeo da desintegraccedilatildeo fiacutesica
portanto a tendecircncia eacute de que os solos mais maduros tenham uma
textura mais fina sendo que concomitantemente devido agrave
decomposiccedilatildeo quiacutemica menor seraacute a densidade Por outro lado a
quebra gradual dos feldspatos friaacuteveis aumenta conjuntamente com o
grau de intemperismo tendendo a diminuir os vazios intragranulares
portanto aumentado agrave densidade das partiacuteculas tal comportamento
observa-se nas Figuras 12 13 e 14
- Apesar de possuiacuterem uma ampla faixa de densidade real para
um mesmo solo eacute de se esperar que quanto maior for o grau de
intemperismo menor seraacute a densidade real das partiacuteculas devido agrave
formaccedilatildeo de vazios intragranulares (Figuras 12 e 13)
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III
Fonte Maccarini (1987)
- O intemperismo forma em alguns minerais vazios
intragranulares que se sustentam devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
muitas vezes com forte influecircncia das forccedilas de capilaridade atuantes na
regiatildeo macroporosa como exemplificado nas Figuras 11 13 14 e
56
Tabela 3 que por sua vez alteram a permeabilidade destes solos Eacute de se
esperar portanto que a permeabilidade cresccedila junto com o grau de
intemperismo e que os efeitos de condutividade aumentem em direccedilatildeo agrave
rocha satilde (Figuras 13 e 14)
- O teor de umidade natural iacutendice de vazios e a porosidade
diminuem com o aumento da profundidade sendo que o grau de
saturaccedilatildeo aumenta como se pode observar durante anaacutelise conjunta das
Figuras 14 dos dados obtidos por Vargas (1953) Maccarini (1987)
Figuras 13 e mais recentemente na Tabela nuacutemero 3 siacutentese dos ensaios
de Bevilaqua (2004)
Os limites de Atterberg e o iacutendice de atividade de Skempton
foram idealizados para os solos sedimentares muitas vezes fornecem
valores inadequados quando realizados em solos residuais Pode-se
citar por exemplo aleacutem do preacute-tratamento desestruturante imposto aos
solos para a realizaccedilatildeo dos limites de Atterberg durante o ensaio de
limite de liquidez ocorre o fato de o material deslizar na concha do
aparelho de Casagrande ao inveacutes de fechar a ranhura deformando-se
lateralmente mascarando portanto o resultado obtido
Figura 14 ndash Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini (1992)
Portanto estes ensaios muitas vezes natildeo proporcionam valores
aceitaacuteveis Vaughan et al (1988) propotildee a adoccedilatildeo do ensaio do cone de
penetraccedilatildeo modificado para determinaccedilatildeo do limite de liquidez Este
57
ensaio eacute pouco usado e necessita de estudos visando uma adequaccedilatildeo e
calibraccedilatildeo objetivando sua utilizaccedilatildeo para solos residuais estruturados
Vargas (1971) seguido por Mitchell (1974) posteriormente
Maccarini (1993) destacam os seguintes aspectos sobre os limites de
Atterberg (1911) para os solos residuais
- Para os solos residuais o limite de liquidez diminui com o
aumento da profundidade o que era de se esperar (Figuras 13 e 14)
Com a diminuiccedilatildeo do limite de liquidez (LL) diminui tambeacutem a
tendecircncia do solo agrave expansatildeo Altos valores de plasticidade tornam o
solo com contraccedilotildees cada vez mais altas (VARGAS 1973)
Os solos residuais satildeo em geral parcialmente saturados e porosos
Quando inundados mesmo sob carregamento constante apresentam
variaccedilotildees volumeacutetricas perdendo tambeacutem a componente de coesatildeo
aparente Em geral estas variaccedilotildees volumeacutetricas nos solos satildeo
provocadas pela entrada ou expulsatildeo do ar e da aacutegua dos vazios
principalmente devido a mudanccedilas no teor de umidade Tambeacutem
ocorrem fenocircmenos de colapso estrutural devido a fenocircmenos fiacutesico-
quiacutemicos e remoccedilatildeo das cimentaccedilotildees por algum agente de transporte
(MENDONCcedilA 1990) Da mesma forma do que ocorrem com as
rochas os desconfinamentos que ocorrem in situ liberam as massas de
solos para variaccedilotildees de contraccedilotildees e expansotildees sucessivas Estas
desagregaccedilotildees e a erosatildeo ocorrem nos solos residuais de granito das
regiotildees em estudo provocando instabilidades frequentes nos taludes e
encostas durante fortes chuvas principalmente durante a exposiccedilatildeo do
horizonte residual jovem puramente granular (C)
Portanto estas variaccedilotildees volumeacutetricas dependem diretamente do
teor de umidade inicial do solo conjuntamente com sua densidade
portanto do grau de consistecircncia e compacidade (CHEN 1988)
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados
A expansatildeo eacute a propriedade que certos solos possuem de sofrer
consideraacutevel variaccedilatildeo volumeacutetrica devido principalmente agraves variaccedilotildees
no teor de umidade e a presenccedila de minerais com propriedades fiacutesico-
quiacutemicas reativas agrave presenccedila de aacutegua Para Chen (1988) os fatores que
contribuem na expansatildeo satildeo divididos em a) intriacutensecos referentes agrave
mineralogia textura e estrutura b) extriacutensecos referentes aos fatores
atmosfeacutericos
Simplificadamente a expansatildeo tende a tracionar a estrutura ligante que
se encontra entre as partiacuteculas e conforme a grandeza e a natureza do
58
material ligante acabam por destruir por total esta estrutura
ocasionando em muitos casos um aumento significativo no volume do
material Na praacutetica muitos problemas em fundaccedilotildees ocorrem por estas
razotildees (SIMONS MENZIES 1981) Portanto eacute de se esperar que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas inibam a tendecircncia de expandir dos solos
inicialmente ateacute certo ponto ou seja ateacute que as cimentaccedilotildees sejam
destruiacutedas por estas A partir deste ponto os solos estatildeo desestruturados
e livres para expandir se ainda existir esta tendecircncia Nos solos
residuais de granito quanto maior eacute o grau de intemperismo mais fracas
satildeo as cimentaccedilotildees e em geral para estes solos as forccedilas expansivas
acabam por destruir facilmente as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas
(VAUGHAN KWAN 1984) Satildeo exceccedilotildees a esta regra os solos
proacuteximos da rocha matildee com pequeno grau de intemperismo onde as
propriedades hereditaacuterias da rocha matildee ainda dominam seu
comportamento e por isso as cimentaccedilotildees satildeo fortes (VAUGHAN
KWAN 1981) Estima-se que pequenas deformaccedilotildees menores do que
1 destruam por total as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (JARDINE
SYMES BURLAND 1984)
Outro aspecto importante eacute a remoccedilatildeo das tensotildees confinantes in situ
atraveacutes do desconfinamento Os solos tornam-se livres para expandir
acabam por romperem as ligaccedilotildees entre partiacuteculas preacute-existentes
levando o solo a uma irrecuperaacutevel perda de resistecircncia pois mesmo
que as tensotildees se recomponham ainda assim para se recuperar a
estruturaccedilatildeo perdida seratildeo necessaacuterias as mesmas condiccedilotildees tempo e
efeitos fiacutesico-quiacutemicos que as geraram durante a sua histoacuteria geoloacutegica
(CRUZ 1996)
O fenocircmeno de instabilidade volumeacutetrica causado por contraccedilatildeo
expansatildeo ou colapso do arcabouccedilo soacutelido devido agraves mudanccedilas no teor
de umidade estaacute fisicamente associado e complexamente influenciado
por vaacuterios fatores entre os quais se incluem o tipo de solo
condicionantes climaacuteticos e estados de tensotildees (DELGADO 1986
JUSTO et al 1984)
Para os solos sedimentares as expansotildees estatildeo correlacionadas a
altos teores de argila teores de umidade limite de liquidez e iacutendice de
plasticidade alta ficando em torno de 8 para materiais argilosos
sedimentares e insignificantes para arenosos Este modelo e esta ordem
de grandeza natildeo servem para os solos residuais Para os solos residuais
de origem graniacutetica tambeacutem foram identificadas tais tendecircncias de
variaccedilotildees volumeacutetricas associadas a sua condiccedilatildeo natildeo saturada e grande
permeabilidade (SEED WOODWARD LUNDGREN 1964)
59
Ferreira e Xavier Ferreira (2009) como ilustrado nas Figuras 15 e
16 mediram e analisaram as variaccedilotildees de volume causadas pelas
variaccedilotildees no teor de umidade em amostras indeformadas de vertissolos
argilo-siltosos do municiacutepio de Petrolacircndia no estado de Pernambuco
(BR)
Figura 15 ndash Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
A Figura 15 subdivide-se em zonas partindo de suas observaccedilotildees
como se exemplifica na zona ldquoardquo haacute pequena alteraccedilatildeo na umidade do
solo jaacute em ldquobrdquo haacute mudanccedila de umidade na periferia do solo em ldquocrdquo
apenas o nuacutecleo central manteacutem a umidade inicial por uacuteltimo na zona
ldquodrdquo haacute mudanccedila de umidade em todo o solo Sobre estas condiccedilotildees
analisam o avanccedilo da frente de umidade
60
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
Os mesmos autores utilizando os dados da Figura 16 chegaram agraves
seguintes conclusotildees
- A expansatildeo devido ao acreacutescimo de umidade eacute maior para o
solo com menor umidade inicial
- A ordem e a grandeza com que o solo eacute solicitado ou inundado
influenciam o valor da tensatildeo de expansatildeo
- A pressatildeo de expansatildeo a ser considerada no projeto deve ser
aquela que melhor representa a condiccedilatildeo de campo
- Em funccedilatildeo da umidade inicial e da tensatildeo vertical aplicada ao
solo agrave inundaccedilatildeo leva ao aumento de volume (expansatildeo) ou diminuiccedilatildeo
(colapso)
- O conjunto formado pelas curvas de inundaccedilatildeo sob tensatildeo
carregamento em umidade constante e dessecaccedilatildeo sobre tensatildeo
delimitam regiotildees de expansatildeo colapso e contraccedilatildeo
61
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes cimentantes
e as associaccedilotildees entre partiacuteculas
A mecacircnica dos solos tradicional desenvolvida para os solos
sedimentares natildeo tem dado uma resposta adequada nas anaacutelises que
envolvem solos estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas havendo
uma carecircncia de modelos representativos e uma grande dificuldade em
separar e comensurar os efeitos das cimentaccedilotildees de outros efeitos que
interferem nas propriedades mecacircnicas
A resistecircncia ao cisalhamento dos solos residuais depende de um
complexo mecanismo de resistecircncia diretamente vinculado agraves parcelas
mobilizadas pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas pelo acircngulo de atrito
interno pela coesatildeo aparente e verdadeira dos solos (Figura 17) Apesar
da expressatildeo geral das resistecircncias e do criteacuterio de ruptura de Mhor-
Coulomb serem na praacutetica adequados aos solos residuais as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas conferem uma estruturaccedilatildeo a estes solos
gerando padrotildees de comportamento que natildeo se enquadram no arcabouccedilo
teoacuterico desenvolvido para os solos sedimentares reconstituiacutedos e natildeo
estruturados (PRIETTO 2004)
Estas cimentaccedilotildees contribuem para o aumento da rigidez
diminuiccedilatildeo dos recalques e na melhoria das propriedades mecacircnicas dos
solos que por sua vez somados a outros agentes de uniatildeo
interpartiacuteculas formam as estruturaccedilotildees nos solos e os solos
estruturados naturalmente (CUCCOVILO COOP 1997) Segundo Gens
e Nova (1993) estes materiais pertencem a uma classe intermediaacuteria
entre a mecacircnica dos solos e das rochas
Por estas razotildees se empregaraacute uma breve tentativa de buscar
uma definiccedilatildeo mais adequada para os solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
O conceito definido por Bishop (1972) parece mais adequado
para a definiccedilatildeo dos solos estruturados do que o conceito de matriz
dominante muito utilizado para os solos sedimentares saturados
definidos por Terzaghi (1936)
Bishop (1972) definiu o solo coesivo como aquele em que as
forccedilas de uniatildeo interpartiacuteculas contribuem significativamente no
comportamento fiacutesico-mecacircnico do solo
Vaughan (1985 1988) complementa definindo um solo
estruturado como um solo que possui uma componente da resistecircncia e
rigidez que eacute independente da tensatildeo efetiva e porosidade e que se
comporta como se fosse devida agraves conexotildees fiacutesicas entre partiacuteculas
Portanto de uma forma geral a coesatildeo presente nos solos natildeo eacute devida
62
somente aos efeitos fiacutesicos provocados pela presenccedila dos argilo-
minerais no arcabouccedilo soacutelido mas sim tambeacutem causada por todas as
substacircncias ou agentes fiacutesicos que possam promover uniotildees entre
partiacuteculas permanentes ou temporaacuterias (BISHOP SKEMPTON 1950)
Completando esta tentativa de definiccedilatildeo Cruz (1996) lembra que
embora os solos estruturados tenham uma componente de coesatildeo
derivada da cimentaccedilatildeo a mesma deve ser diferenciada da coesatildeo
efetiva do solo que resulta das forccedilas eleacutetricas entre partiacuteculas (Figura
17) porque a segunda eacute reversiacutevel enquanto que a primeira uma vez
destruiacuteda soacute poderaacute se recompor em longo prazo e se os processos
quiacutemico-fiacutesicos semelhantes aos originais vierem a se repetir Estas
definiccedilotildees e as parcelas definidas estatildeo ilustradas de forma graacutefica e
matemaacutetica na Figura 17 partindo da equaccedilatildeo claacutessica das resistecircncias
de Mohr-Coulomb tentou-se separar os principais agentes e seus
mecanismos
Abaixo segue tentativa de ilustraccedilatildeo do comportamento
diferenciado dos solos residuais estruturados
63
Figura 17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento
Legenda
Onde
- Resistecircncia ao cisalhamento
- Tensotildees normal total e efetiva n5 Figura 17
c C ndash Intercepto coesivo
ctotal ndash Coesatildeo total (1+2+3 Figura 17)
ic - Parcela da coesatildeo devida ao efeito i
- Acircngulo de atrito interno do solo (7 4 e 6 Figura 17)
m - Acircngulo de atrito interno mobilizado ( csm ) n5
Figura 17
cs - Acircngulo de atrito interno no estado criacutetico constante do
material n7 Figura 17
- Acircngulo de dilataccedilatildeo do material n6 Figura 17
64
Na Figura 17 objetiva-se uma visualizaccedilatildeo dos diversos fatores fiacutesicos
(1 2 3 4 5 6 7 e 8) intervenientes na mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao
cisalhamento nas condiccedilotildees drenadas e natildeo saturadas e a formaccedilatildeo dos
provaacuteveis mecanismos de cada agente Ainda na Figura 17 em (A) solo
desestruturado portanto sem os efeitos que compotildee o intercepto
coesivo e em (B) estruturado e com a influecircncia das parcelas que
compotildee o intercepto coesivo
Maccarini (1993) lembra que a existecircncia de coesatildeo verdadeira
em solos residuais de granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas Vargas (1953) visa que no arcabouccedilo soacutelido estruturado
de granito as partiacuteculas natildeo estatildeo imersas em um meio viscoso como
no material puramente coesivo mas sim estatildeo ligadas principalmente
pelos ligantes presentes nas arestas ou concentrados nos contatos entre
as partiacuteculas caracteriacutestico do arcabouccedilo soacutelido com permeabilidade
aberta e porosa
As cimentaccedilotildees naturais podem ser encontradas nas mais diversas
formaccedilotildees geoloacutegicas como nos solos residuais areias cimentadas
argilas sensitivas cimentadas solos vulcacircnicos cimentados rochas
brandas alteraccedilotildees de rochas solos artificiais solos tropicais lateriacuteticos
e saproliacuteticos (LAGOIA NOVA 1993) Embora estas estruturaccedilotildees
devidas agraves cimentaccedilotildees possam ser originadas por processos distintos o
modo como estes materiais respondem aos carregamentos segue um
modelo similar (PRIETTO 2004) Estudos recentes revelam que o
comportamento do solo artificial (artificial bonded soil) pode ser muito
similar aos de solos residuais e rochas brandas (MACCARINI 1987)
As cimentaccedilotildees poderatildeo ocorrer tanto nos solos sedimentares
quanto nos residuais poreacutem nos solos sedimentares as cimentaccedilotildees natildeo
estatildeo relacionadas com as estruturas reliquiacuteares da rocha matildee Logo as
cimentaccedilotildees podem resultar de deposiccedilatildeo de substacircncias com poder
cimentante entre os contatos intergranulares de cristalizaccedilotildees
recristalizaccedilotildees formaccedilatildeo de novos minerais ou de complexas ligaccedilotildees
quiacutemicas entre materiais residuais da rocha matildee ou transportados que
coexistam em seu entorno (MITCHELL 1972) Por outro lado nos
solos residuais as cimentaccedilotildees satildeo vinculadas aos resquiacutecios de
estruturas reliquiares da forte coesatildeo ou coerecircncia da rocha matildee
decomposta e desintegrada por agentes de intemperismo naturais
(SANGREY 1972) Por isso para os solos residuais a formaccedilatildeo das
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas eacute muito mais complexa e poderaacute estar
associada tanto agrave formaccedilatildeo de novos minerais como as precipitaccedilotildees
em geral (MITCHELL 1973) Acredita-se que as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas ocorram em um sistema submetido a um campo de tensotildees em
65
condiccedilotildees de equiliacutebrio (ATKINSON 1993) Em seguida com o passar
do tempo estas substacircncias depositadas poderatildeo cristalizar recristalizar
e envelhecer devido a reaccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas aceleradas por mudanccedilas
de pressatildeo umidade temperatura aumentando cada vez mais e
continuamente o grau de ligaccedilatildeo entre as partiacuteculas (MITCHELL
1973) Por isso o processo das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas natildeo eacute
contiacutenuo inclusive depois de revertido poderaacute parte do mesmo ser
restaurado por processos como a cicatrizaccedilatildeo e a tixotropia Por isso eacute
uma variaacutevel dependente das condiccedilotildees climaacuteticas geograacuteficas e da
histoacuteria geoloacutegica da crosta terrestre (GUERRA GUERRA 1997)
As estruturas cimentantes satildeo compostas e possuem
principalmente como agentes cristalizantes os cimentos silicosos
calcaacuterios e ferruginosos com a presenccedila principal do carbonato de
caacutelcio e da siacutelica (Figura 18) Outros agentes cimentantes ocorrem como
os oacutexidos hidroacutexidos e carbonatos de ferro alumiacutenio magneacutesio titacircnio
baacuterio em forma de cloretos sais e sulfatos aleacutem da combinaccedilatildeo com
metais alcalinos como o potaacutessio soacutedio e o liacutetio (MITCHELL 1974)
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)
Abaixo segue breve discussatildeo sobre alguns agentes de
cimentaccedilotildees naturais especificando o agente fiacutesico-quiacutemico natural de
funccedilatildeo agregadora principal citando alguns pesquisadores que trataram do assunto
- Calcaacuterios devido ao cimento Calcaacuterio 3CaCO quimicamente
satildeo muito reativos e dissolviacuteveis depositam-se e desagregam-se
66
facilmente formando cimentaccedilotildees fracas (COOP ATKINSON 1993
FOOKES VAUGHAN 1986 FOOKES 1988)
- Silicosos devido ao cimento silicoso 32OSi formam solos
com coloraccedilatildeo amarelada e que possuem estado intermediaacuterio de
estabilidade fiacutesico-quiacutemico (CLOGH SITAR BACHUS 1981
MITCHELL SOLYMAR 1984 OrsquoROURKER CRESPO 1988)
- Ferruginosos e metaacutelicos devido ao cimento
metaacutelico 3232 OAlOFe eacute o mais resistente dos agentes
proporcionando uma cimentaccedilatildeo forte e boa resistecircncia agrave erosatildeo
portanto com pouca alterabilidade fiacutesico-quiacutemico eacute muito comum nos
perfis residuais tropicais (SANGREY 1972 LEROUEIL VAUGHAN
1990)
- Conecccedilotildees por pontes de silico-aluminatos (SANGREY 1972
MENDONCcedilA 1990)
- Organo-bioloacutegicos (carbono) aacutecidos orgacircnicos e o plasma
argilo-huacutemico por exemplo inclusive formando complexa misturas
minerais (BJERRUM 1967 MITCHELL 1976)
Na Figura 19 estatildeo ilustradas algumas microfotografias de
agentes cimentantes artificiais como ilustraccedilatildeo
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilatildeo devida agrave
calcita em (b) devida agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)
Um exemplo de estruturaccedilatildeo complexa foi dado por Casagrande
(1932) cuja ilustraccedilatildeo segue na Figura 20
67
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)
Nos solos residuais de granito ocorrem cimentaccedilotildees originadas
por agentes de ligaccedilotildees complexas entre metais e o siliacutecio que neste
caso formam cimentaccedilotildees meacutedias agrave fracas em uma ampla faixa de
densidade e porosidade com composiccedilatildeo quiacutemica mineraloacutegica diversa
Na grande maioria dos casos praacuteticos a coesatildeo verdadeira dos solos
estruturados de origem residual graniacutetica eacute devida a complexa interaccedilatildeo
entre os modos baacutesicos de atuaccedilotildees simultacircneas dos processos residuais
e da deposiccedilatildeo de agentes aglutinantes por transporte (SAXENA
LASTRICO 1978)
Denomina-se de estruturaccedilatildeo (structure) de um solo o efeito
conjunto das ligaccedilotildees entre partiacuteculas devidas aos agentes cimentantes e
adesivos (bonding) e do efeito do arranjo e distribuiccedilatildeo espacial
intergranular (fabric) que por sua vez eacute funccedilatildeo da densidade
embricamento entrosamento e do intertravamento entre partiacuteculas
(packing) de um solo pioneiramente definido por Mitchell (1976)
Segundo os morfologistas a estrutura diz respeito agrave agregaccedilatildeo de
partiacuteculas formando aglomerados que se separam segundo planos
adjacentes naturais de fraqueza considerando como unidades de organizaccedilatildeo os agregados (pedes) o fundo matricial e os caracteres
pedoloacutegicos
68
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974)
Legenda
Uniotildees fracas a) Dispersa e floculada b) Agregada poreacutem
desfloculada Uniotildees fortes c) Superfiacutecie e aresta floculada mas
dispersa d) Aresta com aresta floculada mas dispersa e) Superfiacutecie e
aresta floculada e agregada f) Aresta com aresta floculada e agregada
g) Superfiacutecie e aresta com aresta e aresta floculada e agregada
Devem-se separar os efeitos das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas e das
associaccedilotildees entre conjuntos de partiacuteculas (Figuras 21 e 23) As ligaccedilotildees
entre partiacuteculas (Figura 21) formam o que denominamos de
microestruturaccedilatildeo correlacionada ao iacutendice de vazios do solo e a
permeabilidade meacutedia da massa de solo Por outro lado as ligaccedilotildees
arranjos entrelaccedilamentos e ramificaccedilotildees entre grupos (Figura 23)
formam o que denominamos de macroestrutura associada agrave porosidade
natural do solo e a permeabilidade de fronteira (MITCHELL 1973) Por
isso os efeitos do arranjo espacial do arcabouccedilo soacutelido ainda se
subdividem em macroestrutura (macrofabric) que satildeo as
heterogeneidades estratificaccedilatildeo fissuras descontinuidades em geral
que formam poros muitas vezes visiacuteveis a olho nu e microestrutura
(microfabric) que satildeo as descontinuidades e heterogeneidades que precisam ser estudadas com o uso das lentes microscoacutepicas (COLLINS
MCGOWN 1974)
69
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Adaptado de
Cruz (1996)
70
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura
Fonte Adaptado de Collins e MCGown (1974)
Portanto um solo cimentado (bonded soil) eacute um solo sensiacutevel onde a
estrutura intriacutenseca natural ou artificial (structure = bonding + fabric) se
encontra preservada ou pelo menos parcialmente (BURLAND 1990)
Na Figura 22 ilustra-se um perfil residual caracteriacutestico dos solos
residuais (CRUZ 1996)
Diversos satildeo os fenocircmenos micro e macroestruturais presentes
nos solos residuais de granito os quais condicionam sua resposta
mecacircnica podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade
(Figura 23) a presenccedila de uma matriz silto-argilosa a condiccedilatildeo natildeo
saturada a quebra das cimentaccedilotildees e das partiacuteculas aleacutem da presenccedila de
pequenos blocos de rocha natildeo alterada (MACCARINI 1993)
As cimentaccedilotildees entre partiacuteculas formam estruturaccedilotildees que
poderatildeo formar arcabouccedilos soacutelidos estaacuteveis ou instaacuteveis fortes ou
fracos conforme a natureza quiacutemica e fiacutesica das ligaccedilotildees ocorridas
(INGLES 1962) Na Figura 23 ilustram-se alguns tipos de associaccedilotildees
Os solos colapsiacuteveis e expansiacuteveis por exemplo possuem uma grande
71
parcela das forccedilas de uniotildees entre partiacuteculas devidas agrave coesatildeo aparente e
a agentes instaacuteveis susceptiacuteveis as mudanccedilas no teor de umidade
provocadas por exemplo pela inundaccedilatildeo ou substacircncias reativas agrave
presenccedila de aacutegua por isso encontram-se sobre uma condiccedilatildeo meta-
instaacutevel (MENDONCcedilA 1990)
Ingles (1962) realizou um trabalho incansaacutevel a fim de separar a
verdadeira contribuiccedilatildeo das cimentaccedilotildees sobre as tensotildees efetivas
levando em conta os contatos entre partiacuteculas Propocircs um meacutetodo para
caacutelculo da forccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas aleacutem de uma anaacutelise da
estabilidade estrutural do arranjo do arcabouccedilo soacutelido segundo o aacutebaco
que segue pois a correta interpretaccedilatildeo da estabilidade do solo sobre a
presenccedila da aacutegua reproduz a natureza e a grandeza das forccedilas de uniatildeo
interpartiacuteculas do arcabouccedilo soacutelido de um solo
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilatildeo
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)
72
Figura 25 ndash Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1985) Maccarini (1993) e Reis (2004)
O grau de intemperismo e os efeitos da estruturaccedilatildeo agem
diretamente sobre as propriedades fiacutesicas dos solos residuais que por
sua vez refletem sobre as propriedades de compressibilidade resistecircncia
ao cisalhamento e de permeabilidade (hidraacuteulicas) destes solos
conforme pode ser constatado na Figura 25 a (MACCARINI 1993)
Na Figura 25b Sandroni (1985) utilizando envoltoacuterias obtidas
em testes drenados com amostras indeformadas submersas de solos
residuais do sudoeste do Brasil analisou os efeitos do intemperismo
sobre a resistecircncia ao cisalhamento Observa-se na Figura 25 que a
coesatildeo e o acircngulo de atrito saem de valores relativamente altos na
superfiacutecie decaem no meio do manto residual e voltam a crescer em
direccedilatildeo a rocha matildee O iacutendice de vazios e a compressibilidade diminuem
com a diminuiccedilatildeo do grau de intemperismo (Figura 25) Com o aumento
do teor de feldspato haacute aumento na resistecircncia ao cisalhamento ao
contraacuterio disto o teor de mica aumenta com o grau de intemperismo
diminuindo a resistecircncia ao cisalhamento (Figura 25)
Os materiais cimentados fisicamente caracterizam-se por
apresentarem um comportamento de rigidez resistecircncia e porosidade superiores quando comparados com os mesmos poreacutem que tenham sido
submetidos ao simples processo de deposiccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou
desestruturaccedilatildeo (MACCARINI 1993) Portanto quando os solos
estruturados satildeo submetidos a algum efeito fiacutesico ou quiacutemico como um
73
carregamento por exemplo que destrua suas cimentaccedilotildees estes tendem
a passar de um estado estruturado para um estado desestruturado assim
sendo fisicamente para termos de resistecircncia ao cisalhamento estes jaacute
natildeo seratildeo mais o mesmo material Na Figura 26 ilustra-se a mudanccedila de
estado devido agrave quebra das cimentaccedilotildees
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees
Fonte Atkinson (1996)
Ressalta-se que o estado de tensotildees da regiatildeo em amarelo da
Figura 26 soacute pode ser alcanccedilado devido aos efeitos das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas (ATKINSON 1996) O comportamento estruturado
acima da CSL alcanccedilando o estado de pico com posterior quebra das
cimentaccedilotildees que estruturavam os solos e a migraccedilatildeo das tensotildees ateacute o
regime estacionaacuterio residual sobre a linha de estados criacuteticos (CSL) eacute
visualizado na Figura 26
Vargas (1953) foi pioneiro em pesquisas sobre solos residuais e
denominou esta tensatildeo que limita a quebra das cimentaccedilotildees de tensatildeo
de cedecircncia (yield stress) que pode ser visualizada no ponto A da
Figura 26
233 O comportamento geo-mecacircnico
Estudos modernos indicam que esta tensatildeo de cedecircncia eacute mobilizada no campo das pequenas deformaccedilotildees Poulos e Davis
(1974) seguido por Atkinson (1996) estudaram materiais cimentados
de diversas origens confirmando que de uma forma geral para
deformaccedilotildees menores do que 1 as cimentaccedilotildees satildeo totalmente
removidas Jardine Symes e Burland (1984) indicaram em suas
74
pesquisas que para valores de tensatildeo menor do que a tensatildeo de cedecircncia
(yield point) os solos cimentados tendem a ser muito riacutegidos sendo que
pequenas deformaccedilotildees na ordem de 01 mobilizam a tensatildeo de
cedecircncia (JARDINE POTTS FOURIE BURLAND 1986
ATKINSON 1996)
Uma das primeiras tentativas em separar os efeitos da coesatildeo por
cimentaccedilotildees e o acircngulo de atrito interno sobre o mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento dos solos estruturados foi agrave de
Schmertmann e Osterberg (1960) em um trabalho muito interessante
Utilizando solos cimentados os autores estudaram o espaccedilo tensatildeo-
deformaccedilatildeo e depois de diversos ensaios mecacircnicos separaram estes
solos em trecircs grupos de curvas conforme a Figura 27 (grupos I II III)
Observa-se na Figura 27 a distribuiccedilatildeo entre o atrito e as cimentaccedilotildees
sobre a mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento Segundo os autores
a curva I (Figura 27) desenvolve-se inicialmente com um
comportamento riacutegido e elaacutestico quebrando cimentaccedilotildees ateacute a
formaccedilatildeo da tensatildeo de cedecircncia no pico da curva onde apoacutes ocorre a
plastificaccedilatildeo do material eacute a que melhor representa os solos
estruturados Ateacute a tensatildeo de cedecircncia (yield stress) a resistecircncia ao
cisalhamento eacute governada pelas cimentaccedilotildees apoacutes passa gradualmente
este domiacutenio para o acircngulo de atrito interno respectivamente
desestruturando o arcabouccedilo soacutelido (ATKINSON BRANSBY 1978
LEROUEIL VAUGHAN 1990)
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Adaptado de Maccarini (1992)
75
O comportamento da curva e a rigidez dos solos dependem do
tipo e do niacutevel de tensotildees aplicadas a quebra das cimentaccedilotildees poderaacute
ser ocasionada por tensotildees isotroacutepicas (confinantes) ou anisotroacutepicas
(cisalhantes) (ZIENKIEWICZ TAYLOR 1994)
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)
76
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)
77
Comparaccedilotildees entre estados estruturados e desestruturados com o
mesmo teor de umidade e iacutendice de vazios inicial foram feitas por
Bishop e Henkell (1951) Autores como Schofield e Wroth (1968)
Houlsby (19811982) Burland (1990) e Atkinson (1996) analisaram os
efeitos da estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido atraveacutes da curva normal
intriacutenseca do solo Mais recentemente a medida indireta da resistecircncia agrave
traccedilatildeo obtida pelo ensaio de compressatildeo diametral tornou-se muito
satisfatoacuteria para mediccedilotildees da coesatildeo (SANGREY 1972 MACCARINI
1987) Outra estimativa muito usual eacute obter a envoltoacuteria de ruptura
utilizando o ensaio de cisalhamento direto para os solos estruturados
nas condiccedilotildees naturais e inundadas removendo por tanto os efeitos da
coesatildeo aparente Exemplificando as Tabelas 4 e 5 trazem uma siacutentese do
trabalho de alguns pesquisadores A Tabela 6 traz uma siacutentese da
pesquisa de Higashi (2006) Ainda na Tabela 4 Higashi (2006)
sintetizou os trabalhos de Davison Dias (1987) Dias e Gheling (1983)
Bastos (1991) Raimundo (2002) Bevilaqua (2004) Santos (2007) que
utilizaram o ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees naturais e
inundados para solos residuais derivados do clatilde graniacutetico da regiatildeo sul
do Brasil
Outro aspecto importante diz respeito agrave condiccedilatildeo natildeo saturada
dos materiais estruturados Tentar-se-aacute fazer uma abordagem superficial
sobre este fenocircmeno Simplificadamente a aacutegua dos solos subdivide-se
em livre e retida Com a secagem dos solos a aacutegua livre eacute transportada
dos vazios por evaporaccedilatildeo ou gravidade poreacutem a aacutegua retida permanece
aderida agraves partiacuteculas devido agraves forccedilas capilares e eletroquiacutemicas
(SCHREIMER 1988) Na proporccedilatildeo que o solo continua secando
ocorre uma tendecircncia de contraccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e a aacutegua por
sua vez tem a tendecircncia em ocupar os menores vazios assim
diminuindo cada vez mais o raio dos meniscos capilares na interface ar-
aacutegua consequentemente deixando a aacutegua cada vez mais aderida agraves
partiacuteculas Estes efeitos aumentam continuamente enquanto o teor de
umidade diminui e interferem de forma significativa na liberdade de
movimento do arcabouccedilo soacutelido acabando por ldquoprenderrdquo as partiacuteculas
soacutelidas umas agraves outras equivalendo-se a uma ligaccedilatildeo interpartiacuteculas
(CRUZ 1996) Este complexo sistema de interaccedilatildeo ocasiona o que
denominamos de coesatildeo aparente Estes efeitos satildeo reduzidos a valores
muito pequenos com a entrada da aacutegua nos vazios portanto eacute um estado
temporaacuterio e natildeo deve ser computado como um mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento verdadeiro e permanente dos solos Nos
solos residuais de granito a macroestrutura eacute muito sensiacutevel agrave presenccedila
de aacutegua e poderaacute desagregar raacutepida e bruscamente na presenccedila desta
78
Este fenocircmeno eacute muito complexo e um tanto ainda desconhecido
dependente de muitas variaacuteveis como a entrada do ar no sistema e os
agentes fiacutesico-quiacutemicos e termodinacircmicos como observar-se na Figura
29 Muitos trabalhos relevantes foram realizados como por exemplo os
trabalhos de Fredlund e Morgenstern (1977)
Para Cruz (1996) os solos natildeo saturados satildeo regidos pelo excesso
de tensatildeo sobre a tensatildeo do ar )( aru as tensotildees que ocorrem nas
aacutereas de contato ( verdadeiro ) e a accedilatildeo da succcedilatildeo matricial )( aacuteguaar uu
( u ) rarr )( tgc 1 e 2
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2)
Fonte Terzaghi Peck Mesri (1996)
Figura 28 ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a
pressatildeo no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua
Fonte Cruz (1996)
Cruz (1996) na Figura 28 traz uma associaccedilatildeo das tensotildees
desenvolvidas em solos natildeo saturados sintetizando autores como
Bishop et al 1964 Vaughan 1973 Sherard 1981 apud VAUGHAN
1990 Muitas equaccedilotildees foram propostas para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento dos solos natildeo saturados partindo de Bishop
(1959) que por sua vez emanou dos princiacutepios das tensotildees efetivas de
79
Terzaghi (1923) e da equaccedilatildeo de Mohr-Coulomb Abaixo se
exemplificam as duas hipoacuteteses
)( Waa uuu rarr tan))(( waa uuuc
3 e 4
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4)
Fonte Bishop Alpan Blight Donald (1960)
Onde
Tensotildees normais efetivas
Tensotildees normais totais
u Tensotildees neutras ou poro-pressatildeo
Paracircmetro dependente do grau de saturaccedilatildeo da amostra
au Tensatildeo no ar
wu Tensatildeo na aacutegua
)( wa uu - Succcedilatildeo matricial (FREDLUND MORGENSTERN 1977)
- Acircngulo de atrito interno do solo nas condiccedilotildees efetivas
Observa-se que solos ressecados em geral trincam e neste caso
a resistecircncia da massa deste solo fissurado deve ser considerada sobre
outro enfoque fiacutesico (CRUZ 1996)
Figura 29ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Adaptado de Fedlund e Rahardjo (1993)
80
Muitos modelos fiacutesicos teoacutericos tecircm sido elaborados na tentativa
de explicar o complexo mecanismo de resistecircncia ao cisalhamento e
compressibilidade do arcabouccedilo soacutelido dos solos estruturados
Parece que todos os modelos modernos originam-se da
interpretaccedilatildeo preconcebida de Vargas em 1953
Vargas (1953) brilhantemente chamou atenccedilatildeo sobre a
importacircncia da accedilatildeo das forccedilas de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas nos
solos Concluindo que diferentemente das argilas sedimentares preacute-
adensadas em que o estado de preacute-adensamento estaacute correlacionado
diretamente agrave histoacuteria de tensotildees das mesmas os solos residuais
estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas apesar de se encontrarem
num estado similar ao preacute-adensado sedimentar possuem uma notaacutevel
diferenciaccedilatildeo pois o seu estado de preacute-adensamento natildeo possui ligaccedilatildeo
direta com a histoacuteria de tensotildees mas sim com as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas (estruturaccedilotildees) Por isso para os solos residuais estruturados
Vargas (1953) denominou a tensatildeo de preacute-adensamento destes de
tensatildeo de preacute-adensamento virtual
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)
Devido agrave tensatildeo de preacute-adensamento estes solos apresentam
tensotildees efetivas maiores do que a tensatildeo efetiva promovida pelo
81
confinamento esperada devido ao peso proacuteprio dos solos acima deste
ponto conforme se pode observar na figura 30 que traz dados da
pesquisa de Maccarini (1980) Apesar deste progresso no entendimento
da compressibilidade dos solos estruturados ainda existem muitas
lacunas em aberto e o processo real ainda natildeo estaacute totalmente entendido
pela engenharia atual (BRESSANI 1990)
Experimentalmente muito do exposto sobre compressibilidade
estaacute confirmado Para a compressibilidade a mesma lei ou seja a teoria
do adensamento de Terzaghi (1925) que governa as argilas
sedimentares eacute vaacutelida para os solos residuais Aparentemente as curvas
de compressibilidade dos solos residuais satildeo semelhante aacutes curvas de
argilas sedimentares (MACCARINI 1993)
Na Tabela 7 segue os ensaios de compressatildeo axial confinada
(ensaio de adensamento) e os valores da tensatildeo de preacute-adensamento
virtual determinada pelo meacutetodo de Pacheco Silva (ABNT 1990) e dos
iacutendices de compressatildeo e de recompressatildeo para solos residuais de
granito da regiatildeo sul do Brasil sintetizados por Higashi (2004)
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)
Maccarini (1987) no Imperial College (UK) realizou ensaios
com solos artificiais composto por quartzo caulim queimado a 1100˚C
e como agente ligante uma lama de caulim natural aquecido em
82
diversas temperaturas com tempos variados controlando a porosidade e
o grau de cimentaccedilotildees com teacutecnicas especiacuteficas assim natildeo dependendo
das complicaccedilotildees de amostragem e uniformidade de amostras naturais
Realizou uma campanha de ensaios compostas por compressotildees
uniaxiais natildeo confinadas diametrais e triaxiais submetendo os solos a
carregamentos nos campos isotroacutepicos e anisotroacutepicos visando mapear
os pontos de quebra das cimentaccedilotildees separar os efeitos da porosidade
da componente de ligaccedilatildeo do grau e da degradaccedilatildeo do agente
cimentante
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)
83
Entretantos aspectos em sua pesquisa avistou dois pontos
caracteriacutesticos ldquofirst bond yield line and second or final bond yield
linerdquo o primeiro marcava o iniacutecio da quebra das cimentaccedilotildees e o
segundo a destruiccedilatildeo total destas Por sua vez estes pontos separavam o
espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo em trecircs regiotildees distintas (I II e III)
A Tabela 8 traz uma siacutentese da anaacutelise das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees A primeira caracterizada por todas as cimentaccedilotildees estarem
intactas a segundo intermediaacuteria caracterizada pela mudanccedila de
mecanismo devido agrave quebra gradual das cimentaccedilotildees e
concomitantemente mobilizaccedilatildeo do acircngulo de atrito e a terceira com
todas as cimentaccedilotildees destruiacutedas
Vaughan (1985) e Maccarini (1987) com estas conclusotildees
experimentalmente abriram espaccedilo traccedilando o caminho para que
diversos pesquisadores mundo a fora formulassem hipoacuteteses e modelos
fiacutesicos para os solos estruturados
Entre tantas hipoacuteteses se descreveraacute sucintamente os dois
principais modelos atuais aplicados para analises de solos estruturados
o modelo de Leroueil e Vaughan (1990) para compressibilidade e o
modelo de Coop e Atkinson (1993) para tensotildees e deformaccedilotildees
Leroueil e Vaughan (1990) utilizaram areais artificiais
cimentadas por carbonato de caacutelcio fazendo uso de diversos ensaios de
compressatildeo isotroacutepica e compressatildeo confinada para estudo das relaccedilotildees
entre tensotildees e deformaccedilotildees concomitantemente cruzando dados
obtidos para os solos naturalmente cimentados com outros solos
artificialmente cimentados identificaram no espaccedilo tensatildeo meacutedia e
iacutendice de vazios dois espaccedilos caracteriacutesticos e diferenciados para um
mesmo solo comum aos solos artificiais e naturalmente estruturados
como ilustrado na Figura nuacutemero 31
O espaccedilo possiacutevel agrave estrutura eacute visualizado pela regiatildeo hachurada na
Figura 31 onde os solos estatildeo sobre influecircncia das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e da tensatildeo de preacute-adensamento virtual e o espaccedilo
desestruturado possiacutevel a todos os estados estruturais onde jaacute natildeo
existem mais influecircncias das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (Figura 31)
84
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturados
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios e
Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)
Ainda na Figura 31 eacute possiacutevel visualizar a linha de compressatildeo que
separa as duas regiotildees e o ponto Y que eacute a tensatildeo de cedecircncia que por
sua vez eacute correspondente agrave tensatildeo de preacute-adensamento virtual (CRUZ
1996)
Coop e Atkinson (1993) utilizando ensaios de cisalhamento e
compressatildeo triaxial estudaram a relaccedilatildeo entre tensotildees e deformaccedilotildees de
materiais naturalmente cimentados e concluiacuteram que esta relaccedilatildeo eacute
dependente fundamentalmente do estado inicial do material em relaccedilatildeo agrave
curva de plastificaccedilatildeo e agrave linha de estado criacutetico no estado estruturado
Com base nisso idealizaram um comportamento para os solos com
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas dividindo seu comportamento em trecircs
classes de niacuteveis principais com relaccedilatildeo agrave linha de estado criacutetico e a
curva de plastificaccedilatildeo como ilustrado na Figura 32
A primeira classe (1 na Figura 32) delimita o comportamento dos
solos em que o cisalhamento se daacute como se o solo natildeo fosse cimentado ou seja a tensatildeo efetiva aplicada eacute tatildeo alta que ultrapassa o limite de
resistecircncia proporcional (yield point) superando tambeacutem a tensatildeo de
cedecircncia plastificando o material durante a compressatildeo isotroacutepica
tambeacutem denominado de fabric-dominated
85
A segunda classe (2 na Figura 32) acontece para um estado de
tensotildees efetivas intermediaacuterio no qual a quebra das cimentaccedilotildees se daraacute
durante o cisalhamento concomitantemente com a mobilizaccedilatildeo gradual
do atrito e a partir do ponto de plastificaccedilatildeo a resistecircncia seraacute
governada pelo atrito entre as partiacuteculas pois a colaboraccedilatildeo da
cimentaccedilatildeo eacute muito pequena A curva tensatildeo deformaccedilatildeo caracteriza-se
inicialmente por um pronunciado regime elaacutestico seguido por ponto de
plastificaccedilatildeo
Na terceira classe (3 na Figura 32) o material eacute cisalhado a
baixos niacuteveis de tensatildeo efetiva em relaccedilatildeo ao grau das cimentaccedilotildees que
agora governa seu comportamento e a relaccedilatildeo tensatildeo e deformaccedilatildeo eacute
pronunciada pela formaccedilatildeo de acentuada tensatildeo de pico tambeacutem
denominado material bonding-dominated
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson 1993 a) Trajetoacuteria
de tensotildees b) Espaccedilo tensotildees-deformaccedilotildees Fonte Coop e Atkinson
(1993)
Estudos recentes revelam que o aumento das cimentaccedilotildees ou das
tensotildees confinantes aumenta a resistecircncia ao cisalhamento dos solos e
estatildeo associadas agrave formaccedilatildeo de uma resistecircncia de pico bem definida
aumentando agrave tendecircncia agrave fragilidade rigidez e que por outro lado
diminuem a dilataccedilatildeo e a tendecircncia ao excesso de poro-pressatildeo negativa
(HAERI HAMIDI ASGHARI HOSSEINI TOLL 2005)
Prietto (2004) confirmou o que Sangrey (1972) e Vaughan (1988) jaacute haviam observado em partes depois de uma campanha de ensaios de
compressotildees e triaxiais seguido de anaacutelises estatiacutesticas sobre uma
grande quantidade de ensaios jaacute realizados pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul ao longo dos uacuteltimos anos concluiu que o
comportamento fraacutegil e riacutegido observado para tensotildees de confinamento
86
baixa muda de forma gradual para duacutectil e plaacutestico agrave medida que as
tensotildees confinantes aumentam Que de uma forma geral o
comportamento tensatildeo-deformaccedilatildeo de um solo cimentado pode ser
descrito como sendo inicialmente muito riacutegido e linear ateacute o ponto de
plastificaccedilatildeo (yield surface ou yield locus) que eacute bem definido a partir
do que o solo experimenta deformaccedilotildees plaacutesticas crescentes ateacute a
ruptura que ocorre de modo fraacutegil O comportamento poacutes-pico sugere a
existecircncia de estado uacuteltimo onde a tensatildeo desvio e a deformaccedilatildeo
volumeacutetrica se tornam estaacuteveis com a deformaccedilatildeo axial (PRIETTO
2004)
234 A anisotropia e a heterogeneidade
A anisotropia eacute um fenocircmeno que faz com que as caracteriacutesticas
intriacutensecas e essenciais de algum material dependam da direccedilatildeo em que
ocorrem as propagaccedilotildees de determinado fenocircmeno fiacutesico
Obviamente pode-se imaginar que haacute uma relaccedilatildeo direta entre
anisotropia e heterogeneidade
O conceito de heterogeneidade denota por si proacuteprio o
significado da mecacircnica do natildeo contiacutenuo (descontiacutenuo) que estuda o
comportamento da massa de um material que eacute composto por partes de
diferente natureza sendo sobre certo ponto de vista uma perfeita
descriccedilatildeo para os solos residuais que por isso resiste e comporta-se de
maneira desuniforme (MELLO 1973)
Casagrande e Carrilho (1944) distinguiram dois tipos de
anisotropias A anisotropia inerente que ocorre devido agraves caracteriacutesticas
preferenciais de orientaccedilatildeo das partiacuteculas e de seus constituintes durante
a formaccedilatildeo do solo E a anisotropia induzida que se deve agraves causas
fiacutesicas transformadoras da estrutura original que atuaram e atuam no
solo durante sua histoacuteria geoloacutegica Para os solos sedimentares a
anisotropia eacute vinculada a sua formaccedilatildeo e histoacuteria de tensotildees por outro
lado para os solos residuais a anisotropia estaacute vinculada agrave configuraccedilatildeo
herdada pela rocha matildee (REIS 2004)
Maccarini (1980) valendo-se de ensaios de cisalhamento direto
analisou em laboratoacuterio as caracteriacutesticas anisotroacutepicas de um solo
residual gnaacuteissico jovem do campo experimental da PUCRJ Os ensaios
foram realizados com solo na umidade natural o acircngulo entre a
superfiacutecie de ruptura induzida e os planos de xistosidade do solo (β)
foram fixados em 0˚ 45˚ ou 90˚ A Tabela 9 mostra os valores de
coesatildeo e acircngulo de atrito encontrados para os diferentes valores de (β)
87
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)
O autor conclui que os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento natildeo
foram significativamente afetados e que houve deformaccedilotildees na ruptura
menores nas direccedilotildees das xistosidades (MACCARINI 1980)
Seguindo uma tendecircncia outros muitos pesquisadores como Reis
(2004) Reis e Azevedo (1999) Pastore (1992) Maciel (1991) Costa
Filho e De Campos (1991) Vaughan e Kwan (1984) Houmlek (1983)
Maccarini (1980) Donath (1964) acharam mais comportamento
isotroacutepico do que anisotroacutepico nas massas de solos analisadas somente
encontrando significantes anisotropias nos solos residuais de granito e
gnaisse no que se refere agrave componente ligada ao intercepto coesivo
Estes solos por possuiacuterem uma aparecircncia heterogecircnea nos
induzem a achar tambeacutem que satildeo anisotroacutepicos o que natildeo se confirmou
experimentalmente pelos menos para os solos residuais oriundos do clatilde
graniacutetico brasileiro
Abaixo segue alguns dados ilustrativos de diversos autores que
procuraram comportamentos anisotroacutepicos conforme as xistosidades
estratificaccedilotildees e o grau de intemperismo dos solos residuais de gnaisses
e granitos (Tabelas 10 11 12e 13)
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho e De Campos (1991)
88
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)
Tabela 12 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)
89
Tabela 13 ndash Siacutentese dos resultados obtidos comparando as
propriedades da massa de solo com um plano de fraqueza composto por
material argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)
Partindo da presunccedilatildeo de que os solos residuais tendem a preservar a
estrutura reliquiar herdada da rocha matriz podemos entatildeo dizer que a
heterogeneidade presente em tais solos seraacute reflexo direto da
heterogeneidade da rocha matildee Deste pressuposto uma possiacutevel
explicaccedilatildeo aparece pois as rochas sem foliaccedilatildeo ou acamamentos como
os granitos basaltos metabasaltos e argilitos tendem a ser mais
uniformes ou apresentarem nucleaccedilotildees ou blocos mais ou menos
alterados numa massa de solo jaacute desagregada Jaacute os solos derivados de
rochas metamoacuterficas podem apresentar uma heterogeneidade de
comportamento associada agrave xistosidade foliaccedilatildeo bandeamento
composicional etc comuns nos xistos migmatitos folhelhos e
gnaisses ilustramos um exemplo na Figura 33 (PASTORE et al 1994
CRUZ 1996)
90
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz (1996)
Ainda quanto agrave anisotropia induzida Vaughan et al (1988)
afirmou que o efeito de tensotildees preacutevias as quais os solos residuais
tenham sido submetidos durante sua formaccedilatildeo seraacute pequeno pois
segundo o autor haveraacute um descarregamento vertical menor do que o
descarregamento horizontal e durante o intemperismo estes efeitos
anulam qualquer efeito anterior de tensotildees preacutevias estando portanto a
estrutura atual em equiliacutebrio e associada ao seu atual estado de tensotildees
Por outro lado Cruz em 1996 afirma que a dilataccedilatildeo iraacute ocorrer na
direccedilatildeo vertical ficando impedida na direccedilatildeo horizontal devido agrave
liberaccedilatildeo de minerais expansivos durante o processo de intemperismo
ocorrendo agrave tendecircncia do estado de repouso (Ko) aproximar-se do
estado passivo (Kp)
Atenta-se que os autores divergem quanto agrave direccedilatildeo hipoteacutetica do alivio das tensotildees
91
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL
31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem
A abordagem experimental constitui a base soacutelida sobre a qual o
arcabouccedilo conceitual e os modelos constitutivos devem ser construiacutedos
pois permite a identificaccedilatildeo das diferentes variaacuteveis do comportamento
geoteacutecnico e a avaliaccedilatildeo dos seus efeitos relativos isolados e acoplados
sobre as principais propriedades dos materiais tanto para solos
sedimentares quanto para os residuais
A essecircncia da experimentaccedilatildeo eacute a procura pelo modelo
experimental mais realista e representativo de um fenocircmeno em estudo
cujas conclusotildees satildeo fundamentadas na observaccedilatildeo e no raciociacutenio
loacutegico
Por isso satildeo fuacuteteis e cheias de erros as ciecircncias que natildeo nascem
da experimentaccedilatildeo matildee de todo conhecimento (DA VINCI 1452-
1519)
O principal enfoque do trabalho eacute pesquisar solos com coesatildeo
verdadeira proporcionada pela estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido devido
agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Neste sentido os solos residuais
provenientes do clatilde granito abundantes na regiatildeo sul essencialmente
foram uma opccedilatildeo de pesquisa ideal visto a tendecircncia que esta rocha
matildee possui em formar solos residuais granulares sem a presenccedila ou
com uma presenccedila miacutenima de argilo-minerais portanto potencialmente
estes solos seriam capazes de formar os solos que se desejava Na
praacutetica ocorreu um pouco diferente Encontrou-se uma grande
influecircncia da coesatildeo aparente devido a sua condiccedilatildeo natildeo saturada pois
estes solos ocorriam em encostas naturais acima da linha do lenccedilol
freaacutetico Deparou-se tambeacutem com uma presenccedila significativa de argilo-
minerais ao longo do manto residual para as amostras estudadas
Na praacutetica antes de se comeccedilarem os serviccedilos de campo
propriamente ditos procurava-se identificar zonas passiacuteveis de estudos
escolhendo e descartando regiotildees utilizando como principais recursos
Mapeamento de cadastro Geoteacutecnico encontrado em Santos (1997)
Figura 39 paacutegina 99 Figura 38 extraiacuteda do Mapa Geoloacutegico do Estado
de Santa Catarina de 1986 (escala 1500000) paacutegina 98 Mapa
geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina de Caruso Junior escala 1100000
(1993) Utilizavam-se inclusive resultados dos ensaios de cisalhamento
direto jaacute realizados em solos semelhantes como os de Bevilaqua (2004)
92
e os de Dias e Gehling (1985) Ainda para descartar regiotildees onde se teria
a possibilidade de ocorrer solos com valores de coesatildeo aparente
elevada ou alguma outra propriedade indesejada natildeo obstante
seguiram-se algumas recomendaccedilotildees do experiente geoacutelogo e ex-
professor da UFSC Vitor Hugo Teixeira
Alguns criteacuterios de escolha foram estabelecidos como
- Maciccedilos constituiacutedos por solos residuais preservados expostos
em corte haacute pouco tempo pois assim se teriam poucas chances de
alteraccedilotildees em sua estrutura natural
- Rocha matildee pertencente ao clatilde graniacutetico o que daria grandes
chances de se encontrar solos granulares com pouca presenccedila de argilo-
minerais Assim quando se achasse coesatildeo verdadeira na massa de solo
poder-se-ia supor que esta fosse principalmente devida a algum agente
de cimentaccedilatildeo entre as partiacuteculas
- Rocha matildee semelhante para os solos ou pelo menos do mesmo
clatilde graniacutetico assim poder-se-ia comparar e extrapolar dados
- Certa proximidade da Universidade Federal por questotildees de
custo-benefiacutecio
Depois de selecionadas tais regiotildees procuravam-se taludes
escavados haacute pouco tempo visando o miacutenimo de alteraccedilotildees na massa de
solo
Natildeo se teve dificuldades em localizar encostas naturais expostas
haacute pouco tempo agraves intempeacuteries pois haviam ocorrido muitos
deslizamentos devido agraves grandes chuvas que assolaram o estado em
novembro do ano de 2008
Desejava-se tambeacutem que o manto residual de solo fosse
constituiacutedo por materiais com propriedades geoteacutecnicas governantes
variando dentro de uma ampla faixa de valores e que natildeo fossem
constituiacutedos por uma textura grosseira para que natildeo se tornasse inviaacutevel
a moldagem dos corpos de prova em laboratoacuterio portanto se procurava
solos com textura variando de meacutedia a fina sem presenccedila de materiais
grosseiros como pedregulhos e areia grossa Que a coesatildeo fosse
governada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e que natildeo desagregasse
em presenccedila da aacutegua o que foi muito difiacutecil na praacutetica
Das regiotildees exploradas encontraram-se os materiais
compatiacuteveis com o que se desejava em quantidade suficientemente
razoaacutevel para pesquisa somente na regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara
(Figura 37) Natildeo obstante incluiu-se no trabalho como valores
comparativos tambeacutem os dados de pesquisa exploratoacuteria realizada nas
regiotildees rejeitadas como as regiotildees de Florianoacutepolis e Colocircnia Santana
(Figura 37 paacuteg97)
93
O programa de saiacutedas de campo para coleta de amostras foi
realizado durante o periacuteodo de setembro de 2009 ateacute abril de 2010 Os
serviccedilos de campo em geral foram bem dificultosos pois as regiotildees
eram de difiacutecil acesso e as estaccedilotildees muito chuvosas Os ensaios de
laboratoacuterio iniciaram em outubro de 2009 e se estenderam ateacute junho de
2010
A primeira etapa dos serviccedilos foi o procedimento padratildeo de
coleta de material considerando-se todas as premissas expostas acima
escolhiam-se dentro da encosta recentemente exposta lugares onde
visivelmente tinham ocorrido menores perturbaccedilotildees Nestes lugares
para obtenccedilatildeo de material de coleta escavava-se eliminando a capa
superficial com aproximadamente 50cm sujeita as variaccedilotildees
volumeacutetricas devido agraves mudanccedilas no teor de umidade e ao transporte de
materiais devido principalmente agrave erosatildeo agente que atua intensamente
nestes solos inclusive com formaccedilatildeo intensa de voccedilorocas Tambeacutem se
rejeitavam material aparentemente coluvionar ou de outras origens
sedimentares
As amostras deformadas foram coletadas em sacos plaacutesticos
visando ensaios de caracterizaccedilatildeo Amostras indeformadas em forma de
blocos envoltas por sacos plaacutesticos acomodadas em caixas de madeira
cobertas por serragem posteriormente armazenadas dentro da cacircmara
uacutemida visando agrave integridade e representatividade segundo a
preservaccedilatildeo do teor de umidade natural Posteriormente objetivava-se
extrair e moldar destas amostras corpos de prova para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de perda de massa por imersatildeo em aacutegua expansatildeo cisalhamento
direto e compressatildeo diametral Foram coletados em torno de 35 blocos
indeformados com volume cuacutebico aproximado de 15x15x15cm Devido
agraves fracas cimentaccedilotildees de alguns solos houve muitas quebras de blocos e
amolgamentos
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA
94
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9 (direita)
Procurou-se seguir as recomendaccedilotildees teacutecnicas vigentes
conforme a NBR 96041986b NBR 982097 NBR 64571986a BSI
13771975 e ASTM STP 479
Destes 35 blocos foram aproveitados apenas 27 (vinte e sete)
amostras indeformadas O inaproveitamento se deve as chuvas quebra
de blocos choques acidentais objetivos exploratoacuterios e retrabalhos
diversos Nas Figuras 34 e 35 ilustram-se exemplos de amostragem
Ainda em campo fazia-se um preacute-teste inundando uma
pequena amostra de solo em um pote de aacutegua Descartavam-se solos
com desagregaccedilotildees significativas Com este procedimento visava-se
evitar que se coletassem solos extremamente sensiacuteveis a presenccedila de
aacutegua
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)
Devido agrave utilizaccedilatildeo do conceito de perda de massa por imersatildeo
ainda em campo como criteacuterio de seleccedilatildeo das amostras neste momento
se introduz este conceito
Partiu-se do pressuposto de que um solo com cimentaccedilotildees entre partiacuteculas onde o agente cimentante natildeo eacute removiacutevel pela aacutegua pelo
menos em um curto periacuteodo de tempo deveraacute se manter estruturado
mesmo sem tensotildees confinantes ao seu entorno ou quando submerso em
aacutegua como exemplificado na Figura 36 Segundo Maccarini (1996) um
material cimentado deve apresentar uma resistecircncia agrave traccedilatildeo verdadeira
95
mesmo quando a tensatildeo efetiva eacute nula ilustra-se este conceito na Figura
36
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira
Fonte Atkinson (1996)
Assim sendo como natildeo existe normativa de procedimento deste
ensaio utilizando amostras naturalmente estruturadas determinou-se que
os solos que se mantivessem estruturados apoacutes o periacuteodo de 48 horas
imersos ou que pelo menos que se apresentassem com perda de massa
por imersatildeo em aacutegua (PMI) menor do que 10 seriam considerados
materiais possuidores de uma coesatildeo verdadeira significativa e
provavelmente sustentar-se-iam intactos durante os procedimentos dos
ensaios mecacircnicos Estes solos satildeo denominados selecionados Os solos
que desagregavam durante o ensaio eram rejeitados e denominados
como tal Por estas razotildees fazia-se o preacute-teste
Genericamente se poderia supor que os solos selecionados satildeo
possuidores de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas ou de coesatildeo argilo-mineral
significativa De outra forma para os solos rejeitados poder-se-ia fazer
uma tentativa de classificaccedilatildeo separando-os segundo as quatro
principais causas hipoteacuteticas de desagregaccedilatildeo da seguinte forma natildeo
possuem ligaccedilotildees devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas suas partiacuteculas
estatildeo ligadas por forccedilas de outra origem como coesatildeo aparente por
exemplo existe no arcabouccedilo soacutelido alguma substacircncia reativa a
presenccedila de aacutegua possuem cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mas estas satildeo
fraquiacutessimas
Uma avaliaccedilatildeo mais detalhada natildeo faz parte do escopo proposto
pelo trabalho e pode ser encontrado nos trabalhos de Ingles (1962)
assim como em Ingles e Frydmann (1963)
96
33 Os Materiais utilizados na pesquisa
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geo-climaacuteticas das regiotildees em
estudo
As regiotildees escolhidas para estudo se localizam nos municiacutepios
de Florianoacutepolis Satildeo Joseacute e Satildeo Pedro de Alcacircntara no estado de Santa
Catarina Brasil Satildeo as regiotildees 1 2 3 4 e 5 como ilustrado na Figura
37 Mais especificamente Regiatildeo 1 no municiacutepio de Satildeo Pedro de
Alcacircntara Regiatildeo 2 Colocircnia Santana municiacutepio de Satildeo Joseacute Regiatildeo 3
SC-401 primeiro ponto no municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 4 SC
401 segundo ponto municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 5 Pantanal-
Costeira municiacutepio de Florianoacutepolis
As regiotildees de estudo estatildeo contidas ao longo da regiatildeo entre o
planalto basaacuteltico brasileiro e o oceano onde surgem planiacutecies costeiras
combinadas com elevaccedilotildees de ateacute 500 metros de altura denominadas
genericamente de Serra do Mar tambeacutem enseadas baias pontas e ilhas
(BIGARELLA LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Nesta regiatildeo
sobre a placa basaacuteltica interna os derrames de rochas graniacuteticas preacute-
cambrianos cristalinas e as rochas graniacuteticas-metamoacuterficas estatildeo
associados com formaccedilotildees alternantes de rochas sedimentares e
metamoacuterficas de origem e agentes de formaccedilotildees diversos sobre forte
influecircncia das mudanccedilas paleo-climaacuteticas dominada atualmente pelas
condiccedilotildees geofiacutesicas de formaccedilatildeo dos solos residuais (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Esta configuraccedilatildeo geoloacutegica
graniacutetica predomina e se estende pela Serra do Mar ao longo da costa
meridional brasileira desde a regiatildeo de Torres no Rio Grande do Sul
ateacute o Estado do Espiacuterito Santo (VARGAS 1977)
Geologicamente a Ilha de Santa Catarina (Figuras 37 38 e 39)
pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas graniacuteticas
granitoacuteides riolitos associados aos processos de vulcanismos que
representam o Ciclo Tectocircnico Brasiliano cortado localmente por
diques de diabaacutesios de idade Juro-Cretaacutecia provenientes do derrame
basaacuteltico da bacia do Paranaacute sobrepostos por sedimentos recentes
relativos aos eventos terciaacuterios e quaternaacuterios (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985)
O Mapa Geoloacutegico do Estado de Santa Catarina de 1986 (escala
1500000) manifesta-se sobre a formaccedilatildeo desta regiatildeo como sendo um
clatilde graniacutetico denominado geologicamente de PPZγpg Suiacutete Intrusiva
Pedras Grandes (Figura 38) constituiacutedo por granitos sieno-granitos
97
granitoacuteides e agraves vezes meta-granitos e gnaisses com comportamento e
constituiccedilatildeo isoacutetropa e homogecircnea Em geral constituem-se
principalmente pelos seguintes minerais biotita hornblenda anfiboacutelio
piroxecircnios soacutedicos wolframita cassiterita e mica branca
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)
O clima caracteriacutestico das regiotildees em estudo eacute subtropical
uacutemido tambeacutem denominado de clima mesoteacutermico proporcionando
temperaturas agradaacuteveis com meacutedia anual entre 16 a 20˚C com chuvas
bem distribuiacutedas durante o ano e iacutendice pluviomeacutetrico anual meacutedio entre
1250 a 2000mm com picos nos meses de novembro e janeiro atingindo
100 mm mensais em meacutedia sob uma umidade relativa do ar meacutedia de
80
Originalmente predomina as matas e campos intercalados por
mangues Eacute uma regiatildeo muito ventosa principalmente nas estaccedilotildees
intermediaacuterias sendo muito influenciada por mudanccedilas devido a massas
polares
98
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptada do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)
A regiatildeo estaacute contida em uma grande aacuterea urbanizada com
populaccedilatildeo meacutedia de 50-200 habitantes por kmsup2 que parece muito
afetada pelas mudanccedilas climaacuteticas causadas pelo homem nos uacuteltimos
40 anos onde tambeacutem se observam incidecircncias cada vez maiores de
desequiliacutebrios climaacuteticos como mudanccedilas bruscas de temperatura e
fortes ciclones
99
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)
100
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara ndash SPA)
Procurou-se dispor em grupos os solos pesquisados segundo
agrupamentos loacutegicos Para tal tratou-se de agrupaacute-los dentro de suas
regiotildees em famiacutelias usando como criteacuterio de separaccedilatildeo seu aspecto
taacutectil-visual e comportamento caracteriacutestico apresentado Adotou-se
como padratildeo as recomendaccedilotildees contidas na ASTM D3089-041998
NBR 64591984b NBR 64021995 IAEG (1979) e Sistema Unificado
de Classificaccedilatildeo dos Solos (SUCS) adaptado por Casagrande (1948)
Desta forma a seguir percorrem-se todas as regiotildees e solos estudados
Inicia-se com a encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
O municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara pertence agrave regiatildeo da
Grande Florianoacutepolis possui variaccedilatildeo de altitude de 100m (Limite
Leste-Rio Maruim) agrave 805m (limite Oeste-Morro das Antas) sobre
latitude de 27ordm33rsquo13rsquorsquo e Longitude de 49ordm42rsquo37rdquo A via principal de
acesso eacute a estrada estadual SC-407 (Figura 40)
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)
A encosta em estudo eacute constituiacuteda por um talude de solo residual de
rocha graniacutetica (Figuras 41 e 44) situado no centro da cidade de Satildeo
Pedro de Alcacircntara as margens da Avenida Augusto Deschamps que na
sequumlecircncia eacute denominada de SC-407 vizinho agrave edificaccedilatildeo nuacutemero 114
com altura aproximada de 35 metros proveniente de uma encosta que
101
sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de novembro de
2008 inclusive com uma morte e diversos desabrigados As Figuras 41
42 43 e 44 foram utilizadas para estimar a geometria inicial da encosta
antes do deslizamento
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)
102
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005)
103
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr)
Na Figura 43 pode-se visualizar a regiatildeo afetada depois da limpeza e
desimpedimento da avenida central (SC 407) Nas Figuras 42 e 43 eacute
possiacutevel avaliar as dimensotildees iniciais do talude
A regiatildeo de Satildeo Pedro eacute cortada por cursos de aacutegua com
declividade acentuada que provocam processos de sedimentaccedilatildeo sobre
as formaccedilotildees residuais (Figuras 40 41 e 44) No talude em estudo
devido ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa
heterogeneidade e variabilidade de minerais produzindo diversas
coloraccedilotildees tanto verticalmente quanto horizontalmente com muitos
pontos de afloramento de alteraccedilatildeo de rochas (Figura 46 e 47) Natildeo se
sabe qual a designaccedilatildeo geoloacutegica exata desta rocha que gera este perfil
residual Sabe-se que se trata de um granito conforme indicaccedilotildees
geoloacutegicas na Figura 38 e que eacute geologicamente muito parecido com o
granito Ilha que seraacute descrito mais adiante A designaccedilatildeo exata da rocha
natildeo eacute objetivo deste trabalho portanto bastando-se estabelecer uma
correlaccedilatildeo para que se possa extrapolar a praacutetica e a experiecircncia obtidas
na pesquisa (ISRM 1981) Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee
apresentam-se com matriz predominante granular textura grosseira alta rigidez e baixa coesatildeo como se pode observar na Figura 47 para as
amostras A3 e A14 (horizonte C) Por toda a massa de solo de forma
aleatoacuteria ou seja sem orientaccedilatildeo predominante encontram-se
descontinuidades de origem reliquiar da rocha matildee em forma de veios
104
com coloraccedilatildeo escura formando muitas vezes supostos planos de
fraqueza na massa de solo como se observa para as amostras A1 A18
A19 A20 e A21
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal
105
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C
Estas descontinuidades satildeo resiacuteduos de oacutexidos metaacutelicos de
magneacutesio ou manganecircs com presenccedila de ferro segundo observaccedilotildees do
geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira Encontram-se pontos de concentraccedilatildeo
106
com materiais mais coesivos em direccedilatildeo agrave superfiacutecie e presenccedila de
argilo-minerais significativa como na amostra A22 por exemplo Estes
satildeo devidos a concentraccedilotildees isoladas de feldspatos alterados e minerais
claros Com o aumento da profundidade comeccedilam a predominar as
matrizes estruturadas aumentando a rigidez o que era de se esperar
Devido agrave heterogeneidade existem horizontes com predominacircncia de
areias siltosas siltes arenosos e siltes-argilosos de coloraccedilatildeo-vermelho-
rosaacuteceos muito sensiacuteveis agrave aacutegua que dominam o talude como a amostra
A2 por exemplo e que pode ser observada na Figura 46 provavelmente
horizonte C Foram coletadas as seguintes amostras nesta regiatildeo A1
A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24
e A27 conforme croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo ilustrado
na Figura 45
O perfil como um todo eacute muito heterogecircneo como se pode
observar na Figura 46 que exibe o corte realizado para o retaludamento
da primeira banqueta da mesma forma a Figura 47 mostra o cenaacuterio
durante os serviccedilos de escavaccedilotildees para correccedilatildeo da declividade do
talude onde se podem ver os solos ao entorno de alteraccedilotildees de rochas e
matacotildees em uma aacuterea muito heterogecircnea
As amostras apresentam grande variabilidade de minerais sobre
diversos estados fiacutesicos de alteraccedilatildeo como se pode observar nas figuras
e ilustraccedilotildees do texto Os solos que foram selecionados segundo o
criteacuterio de perda de massa por imersatildeo satildeo os seguintes A1 A2 A11
A18 A20 A21 e A22 todos da encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
como se observa na Tabela 14
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1
A seguir faz-se uma breve explanaccedilatildeo sobre as observaccedilotildees
feitas em campo e em laboratoacuterio durante a perda de massa por imersatildeo
e expansotildees das amostras agrupadas por semelhanccedila quando possiacutevel
Os resultados das expansotildees e de outros ensaios encontram-se na Tabela
siacutentese nuacutemero 23 paacutegina 173
A amostra A1 trata-se de um solo classificado como areia
siltosa com pedregulho constituiacuteda por grande quantidade de silte
proacutexima de 35 e pequena de argila (2) Compacta bem estruturada e
natildeo saturada de coloraccedilatildeo predominantemente amarelada horizonte C
com descontinuidades em forma de rajadas escuras conforme se
observa na Figura 48 distribuiacutedas em planos aleatoacuterios Durante a
retirada de amostras apresentava-se bem coesivo inclusive dificultando
107
a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para escavaccedilatildeo Em laboratoacuterio
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) por um
periacuteodo de 48 horas mantendo-se sem desagregaccedilotildees
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo
dos planos aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo natildeo apresentou
expansotildees significativas sendo que foram repetidos trecircs corpos de
prova que por sua vez apresentaram pequenas expansotildees estruturadas
em relaccedilatildeo aos outros solos entorno de 00099-0048 e tempo para
expansatildeo maacutexima variando entre 100-165s Os valores das expansotildees
desestruturadas estatildeo entre 327 e 11040s
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18
A amostra A18 eacute composta predominantemente por silte
arenoso com argila muito semelhante agrave amostra A1 com a presenccedila das
mesmas coloraccedilotildees e estruturas reliacutequiares Poreacutem os planos de
fraqueza aleatoacuterios contidos em sua massa parecem acentuar-se tornam-
se mais escuros e quebradiccedilos talvez mais ativos com relaccedilatildeo agrave amostra
A1 Pode-se observar esta mudanccedila na Figura 49
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C
108
O material que preenche as descontinuidades parece tornar-se
mais quebradiccedilo e ressecado com relaccedilatildeo aos materiais que preenchem
as descontinuidades da amostra A1 transformando-se em um
aglomerado com aspecto pedregulhoso Quando submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo da mesma forma que o A1 permaneceu
estaacutevel por outro lado durante a expansatildeo diferentemente apresentou
uma raacutepida e pequena expansatildeo (5minutos)
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25
A amostra A20 trata-se de um silte arenoso de coloraccedilatildeo
amarela clara onde as rajadas escuras existentes na amostra A1 ainda
estatildeo presentes poreacutem possuem coloraccedilatildeo mais clara parecem
dissolvidas na massa natildeo formando mais planos de fraqueza tatildeo
acentuados observar na Figura 50 Satildeo solos do horizonte C
Durante a retirada de amostras o solo apresentava-se bem coesivo
inclusive dificultando a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para
escavaccedilatildeo durante a amostragem Esta amostra foi submetida ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) inclusive acima do periacuteodo de 48
horas Permaneceu imerso durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
apresentou expansotildees raacutepidas inicialmente que se estenderam ateacute 60
segundos Apesar de pequenas as variaccedilotildees volumeacutetricas permaneceram
ateacute 24 horas apoacutes o inicio do ensaio de expansatildeo Posteriormente agraves 24
horas natildeo houve mais variaccedilotildees volumeacutetricas significativas
Optou-se por analisar conjuntamente a amostra A20 outras
amostras que se retirou de campo para fins exploratoacuterios Estas amostras
eram muito semelhantes taacutetil e visualmente a amostra A20
principalmente no que diz respeito agrave coloraccedilatildeo e distribuiccedilatildeo dos planos
de descontinuidades conforme se pode observar na Figura 50 poreacutem
apresentaram perda de massa por imersatildeo de 100 desagregando Estas
amostras satildeo as amostras A23 A24 A25 Abaixo seguem fotos
ilustrativas (Figura 50)
109
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21
A amostra A21 da mesma forma que a amostra A20 constitui-
se de areia siltosa de coloraccedilatildeo amarela clara e as descontinuidades
continuam presentes poreacutem com coloraccedilatildeo clara (Figura 51) Observa-
se que com a diminuiccedilatildeo da profundidade ocorre mudanccedila de coloraccedilatildeo
no material que preenche as descontinuidades A amostra A21 eacute um solo
do horizonte C De difiacutecil amostragem foi submetida ao ensaio de perda
de massa por imersatildeo (PMI) durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
natildeo apresentou expansotildees significativas durante os primeiros 2
minutos apresentando expansotildees depois deste periacuteodo que se
estenderam lentamente ateacute o dia seguinte (24 horas) Posteriormente agraves
110
24 horas natildeo ocorreram mais variaccedilotildees volumeacutetricas visualmente
significativas
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os
solos A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios
pela massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8 A9
A16 A17 A19 e A27
A amostra A2 trata-se de uma areia siltosa com 25 de argila e
pedregulho fino horizonte C coloraccedilatildeo predominantemente rosa
avermelhado com pequena presenccedila de partiacuteculas de coloraccedilatildeo escura
semelhantes as que existiam nos planos de fratura da amostra A1 poreacutem
agora estas estatildeo muito dispersas na massa do solo natildeo mais
aglomeradas formando planos de fraqueza observar a Figura 52
Durante a retirada das amostras estas se apresentavam moderadamente
coesivas por isso ocorreram muitas quebras de amostras Esta amostra
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) com
valor menor do que 10 apresentando desagregaccedilotildees que se considera
sem significacircncia possivelmente devidas agrave amolgamentos e
imperfeiccedilotildees superficiais da moldagem do corpo de prova ciliacutendrico e
grande sensibilidade
111
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo sobre os planos
horizontais e verticais do corpo de prova as deformaccedilotildees horizontais
foram bem maiores do que as verticais com posterior constacircncia em
180 segundos
A amostra A19 eacute visualmente muito semelhante agrave amostra A2
como se observa na Figura 52 areia siltosa com forte presenccedila de
partiacuteculas de feldspato alterado de coloraccedilatildeo branca quartzo e oacutexidos
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo apresentou
raacutepidas e fortes desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de bolhas e grande
movimentaccedilatildeo com desagregaccedilatildeo total em 1 minuto Quando submetida
ao ensaio de expansatildeo primeiramente apresentou fortes e raacutepidas
variaccedilotildees volumeacutetricas iniciais que depois permaneciam e se
espaccedilavam no tempo finalizando em torno de 22 horas Esta amostra
foi a segunda que mais expandiu perdendo em grandeza para a amostra
A22 poreacutem foi a que mais demorou a expandir Apesar de muito
semelhante agrave amostra A1 este solo apresentou propriedades indesejadas
de fortes desagregaccedilotildees quando submersa em aacutegua por isso natildeo foi
submetido a ensaios mecacircnicos nem avaliaccedilatildeo da anisotropia e
heterogeneidade
As amostras de solo A8 A9 A16 A17 e A27 satildeo areias
siltosas predominantemente granulares com grande quantidade de silte
constituiacutedas secundariamente por areia meacutedia a fina com pouca
presenccedila de areia grossa e pedregulho marcada pela presenccedila de feldspato alterado composta por forte e acentuada coloraccedilatildeo
avermelhada muito semelhante agrave amostra A2 (Figura 53) Os solos com
este tipo de aspecto e texturas visualmente dominam o manto residual
desta encosta ilustra-se esta reflexatildeo com as imagens do talude nas
Figuras 54 55 56 e 57 Apesar de serem pouco coesivos apresentam-se
112
de faacutecil amostragem As amostras A8 e A9 foram submetidas ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando desagregaccedilotildees
raacutepidas e totais Inicialmente durante a imersatildeo em aacutegua pura ocorre
uma desagregaccedilatildeo forte com grande formaccedilatildeo de bolhas
Figura 53 ndash Solo A9
A amostra A9 apoacutes 1 minuto aproximadamente encontrava-se
completamente desagregada As amostras A16 e A17 somente foram
caracterizadas e submetidas agrave perda de massa por imersatildeo
A raacutepida desagregaccedilatildeo e acentuada formaccedilatildeo de bolhas quando
imersos em aacutegua pura indica que a influecircncia da coesatildeo aparente seja
alta neste arcabouccedilo soacutelido Quando submetidas ao ensaio de expansatildeo
sobre o plano vertical apresentaram expansotildees altas quando comparadas
com os solos A1 e A2
Apesar de possuiacuterem variaccedilotildees volumeacutetricas de mesma
grandeza entre si diferem um pouco no tempo de estabilizaccedilatildeo das
mesmas pois a amostra A8 sofreu variaccedilotildees volumeacutetricas
extremamente raacutepidas que por sua vez se completaram em 180s e a
amostra A9 estabilizou suas deformaccedilotildees em 540s
Devido agrave semelhanccedila taacutetil-visual eacute de se esperar que as
amostras A16 e A17 se comportem muito semelhantemente agraves amostras
A8 e A9
113
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao
solo A2 sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo
de Satildeo Pedro de Alcacircntara vista lateral
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central
114
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e A14
As amostras A3 e A14 satildeo areias siltosas que possuem uma
coloraccedilatildeo predominantemente cinza meacutedio a claro de comportamento
fortemente granulares e presenccedila marcante de areia grossa e ateacute
pedregulhos parecendo representantes do horizonte C de textura
115
grosseira muito proacuteximas da rocha matildee como se pode contemplar na
Figura 58 A amostragem foi dificultosa pois se tratavam de solos muito
pouco coesivos por isso ocorriam muitas quebras de amostras durante
sua retirada A amostra A3 foi submetida ao ensaio de perda de massa
por imersatildeo (PMI) apresentando PMI = 42 portanto as desagregaccedilotildees
foram significativas sem formaccedilatildeo de bolhas Por outro lado a amostra
A14 desagregou instantaneamente quando imersa com formaccedilatildeo de
bolhas
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3
A14 e semelhantes ao entorno da rocha matildee
Acredita-se que a ocorrecircncia da desagregaccedilatildeo brusca em geral eacute
provocada pelo fato destes solos de natureza puramente granular apesar
de estarem relativamente proacuteximos da rocha matildee jaacute terem perdido
quase toda a cimentaccedilatildeo reliacutequiar e ao mesmo tempo ainda natildeo
sofreram influecircncia do processo de argilizaccedilatildeo em direccedilatildeo agrave superfiacutecie
Por outro lado quando submetidas ao ensaio de expansatildeo sobre o plano
vertical inopinadamente natildeo apresentaram variaccedilotildees volumeacutetricas
causando surpresa pois era de se esperar um comportamento
semelhante aos jaacute identificados Estes fatos foram comprovados pela
realizaccedilatildeo de mais dois ensaios de expansatildeo para a mostra A3 que por
sua vez confirmaram tal tendecircncia diversa
116
Devido as suas condiccedilotildees indesejadas natildeo foram submetidos
aos ensaios mecacircnicos nem foram avaliadas as condiccedilotildees de
heterogeneidade e anisotropia
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10
A amostra A10 eacute um silte arenoso com argila (17) sem
pedregulho de forte coloraccedilatildeo rubra (vermelha) possuindo um aspecto
bem homogecircneo apesar de ocorrem algumas poucas concentraccedilotildees de
areia grossa agrave meacutedia em forma de lentes em seu interior que muitas
vezes rompem com facilidade durante a amostragem aparecendo
tambeacutem em forma de bolsas parecendo estarem em um grau de
alteraccedilatildeo elevado notam-se tais detalhes na Figura 59 No geral durante
a retirada de amostras apresentavam-se bem coesivas e de faacutecil
amostragem Como estaacute relativamente proacutexima agrave superfiacutecie afigura-se
que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de processos
superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes diversos
em seus vazios por lixiviaccedilatildeo aleacutem de aacutecidos orgacircnicos e plasma
organo-uacutemico proveniente da vegetaccedilatildeo local representante do
horizonte B
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9
(esquerda)
O corpo de prova que foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentou lentas desagregaccedilotildees com
formaccedilatildeo de bolhas ateacute uma desagregaccedilatildeo total onde se reduz
finalmente a pedaccedilos de amostra Quando submetida ao ensaio de
117
expansatildeo apresentou expansotildees significativas de mesma grandeza do
grupo anterior (A9) poreacutem lentas e dispersas no tempo Observou-se
comparando este solo com o grupo anterior que ao aumentar a fraccedilatildeo de
argila na matriz de solo as expansotildees se tornam lentas e dispersas no
tempo o que era de se esperar pois aumentando a fraccedilatildeo argilosa
aumentamos as propriedades vinculadas agrave plasticidade do solo
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11
O solo A11 trata-se de uma argila arenosa com silte de
coloraccedilatildeo vermelha escura sem presenccedila de pedregulhos horizonte B
Possui um aspecto bem homogecircneo e coesivo apesar de algumas
concentraccedilotildees de partiacuteculas de areia meacutedia agrave fina em sua massa
provenientes possivelmente da lenta alteraccedilatildeo de minerais quartzosos
muitas vezes concentradas em regiotildees em forma de lentes ou bolsas em
seu interior proporcionando fraqueza rompendo e dificultando a
amostragem (Figura 60) Foi submetida ao ensaio de perda de massa por
imersatildeo (PMI) natildeo apresentando desagregaccedilotildees Por se encontrar
relativamente proacuteximo a superfiacutecie acredita-se que sua matriz tenha
sofrido fortes efeitos da argilizaccedilatildeo superficial com deposiccedilatildeo de oacutexidos
metaacutelicos e aacutecidos orgacircnicos por lixiviaccedilatildeo
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas
e raacutepidas expansotildees
118
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22
Esta amostra A22 eacute um silte argiloso com areia fina muito
diferente do restante das amostras coletadas no maciccedilo de Satildeo Pedro
Possui um aspecto taacutetil e visual de material bem coesivo discordando
do restante das amostras poreacutem visualmente mantendo alguns traccedilos
mineraloacutegicos em comum coloraccedilatildeo clara tendendo a branca Tais
aspectos podem ser avaliados segundo a Figura 61 Aparentemente
acredita-se que este material seja originado por uma grande
concentraccedilatildeo de feldspatos alterados Possui a maior quantidade de
argila entre todas as amostras estudadas aproximadamente de 29
concomitantemente maior iacutendice de plasticidade igual a 35 Possui
um aspecto de relativa homogeneidade e natildeo apresenta planos de
fraqueza Parece ser um solo intermediaacuterio entre o horizonte B e C
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo
natildeo apresentou desagregaccedilotildees e durante o ensaio de expansatildeo
apresentou uma raacutepida e grande expansatildeo estruturada de 028-065
para um tempo meacutedio de 30 minutos Sua expansatildeo natildeo eacute a mais lenta
poreacutem esta entre as maiores em valor de grandeza entre as amostras
analisadas A expansatildeo desestruturada foi de 469 para 82020s
119
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um talude situado proacuteximo da estrada
que une o distrito de Colocircnia Santana pertencente ao municiacutepio de Satildeo
Joseacute ao municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara proacuteximo agrave edificaccedilatildeo
com nuacutemero 10250 no lugar conhecido como Fundo do Bar do Osni
aproximadamente 10 km da BR 101 com altura estimada em 20 metros
provavelmente proveniente de uma encosta que sofreu antigo
deslizamento
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura
O solo residual eacute proveniente de uma rocha matildee muito
semelhante ao granito encontrado na regiatildeo 1 por estas razotildees o manto
residual existente eacute muito semelhante ao perfil de Satildeo Pedro de
Alcacircntara (Figura 62) O talude eacute muito iacutengreme e erodido Segundo as
descriccedilotildees do geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira o talude eacute constituiacutedo pelos
horizontes B e C de um granito gnaisse grosseiro formando um solo
siacuteltico-areno pouco argiloso avermelhado (horizonte C) e argilo-siltoso
avermelhado (horizonte B)
Este perfil como um todo natildeo se apresentou muito heterogecircneo
apesar de apresentar grande variabilidade de minerais e estados fiacutesicos
de alteraccedilatildeo Trata-se de uma amostra de solo de coloraccedilatildeo
predominantemente vermelho suave com presenccedila de material granular
como pedregulhos podendo ateacute ser denominada de pedregulho arenoso
com silte e pouca argila denominada amostra A5 retirada aacute uma
120
profundidade aproximada de 3 a 4 metros Natildeo apresentou planos de
fraqueza Durante a manipulaccedilatildeo da amostra em laboratoacuterio foi possiacutevel
perceber que apesar de se apresentar bem coesivo parecia
aparentemente desestruturado pois parecia apresentar-se em um estado
de plasticidade que o mantinha pouco resistente ou seja sem rigidez
caracteriacutestica dos solos desestruturados ou sedimentares Foi submetida
ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando
desagregaccedilotildees lentas poreacutem totais Acredita-se que esta amostra
inicialmente em algum momento em sua historia geoloacutegica tivesse sido
possuidora de uma coesatildeo verdadeira alta e representativa poreacutem foi
completamente alterada devida provavelmente ao fato de ser um
coluacutevio derivado de algum antigo escorregamento pois existem fortes
indiacutecios visuais de formaccedilatildeo de superfiacutecies de ruptura antigas por todo
o talude conforme se pode observar na Figura 62 Quando submetida ao
ensaio de expansatildeo natildeo apresentou expansatildeo sendo que consideramos
para este caso um tempo de anaacutelise dobrado de 96 horas
Devido agraves propriedades encontradas natildeo se se realizaram ensaios
mecacircnicos para estes solos nem se avaliaram anisotropia e
heterogeneidade Os valores encontrados para o solo desta regiatildeo
serviram apenas como dados exploratoacuterios e comparativos Por estas
razotildees tambeacutem natildeo se coletou mais amostras nesta regiatildeo
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC 401 que liga o centro da capital ao norte da Ilha
de Santa Catarina com altura meacutedia de 45 metros proveniente de uma
encosta que sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de
novembro do ano de 2008 inclusive com uma morte e fechamento da
rodovia durante semanas com enormes prejuiacutezos Estima-se que o
deslizamento tenha retirado uma massa meacutedia de 15 metros de
espessura sobre a camada atual conforme a Figura 63 O solo residual eacute
proveniente da rocha matildee do clatilde graniacutetico denominado Granito Ilha
muito comum na regiatildeo reconhecido e classificado por Santos em 1997
Apresenta granulaccedilatildeo meacutedia a grosseira Mineralogicamente eacute
constituiacutedo por plagioclaacutesio k-feldspato quartzo e biotita Apresenta
um modelo geomorfoloacutegico de morros altos fortemente dissecados
arcabouccedilo soacutelido estruturado sobre forte influecircncia da coesatildeo aparente
com encostas iacutengremes afloramento de matacotildees intensamente
alterados de coloraccedilatildeo cinza agrave rosaacutecea
121
Santos (1997) enfatiza em seus trabalhos de campo que o
granito Ilha apresenta pouca variaccedilatildeo textural sendo isoacutetropo de
composiccedilatildeo mineraloacutegica homogecircnea ao longo da regiatildeo Poreacutem devido
ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa heterogeneidade
nos horizontes Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee apresentam-se
com matriz predominante granular e alta rigidez Com a diminuiccedilatildeo da
profundidade em pequena escala comeccedilam a predominar as matrizes
coesivas diminuindo a rigidez Devido agrave heterogeneidade existem
horizontes com predominacircncia de areias siltosas siltes arenosos siltes-
argilosos como se pode observar na Figura 63
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais
granulares
122
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva
Nesta regiatildeo coletou-se somente uma amostra visto a hipoacutetese
de que provavelmente somente se encontrariam solos com as
propriedades semelhantes agrave amostra exploratoacuteria coletada denominada
de amostra A12 mostrada em detalhe na Figura 64 retirada da
profundidade aproximada de 3-4 metros Trata-se de uma argila arenosa
com silte de forte coloraccedilatildeo vermelha escura (Figura 66) com aspecto
macroestrutural granular e grosseiro todos representantes do horizonte
C
Apesar de bem coesivo apresentava-se muito rijo e de difiacutecil
amostragem Como aparentemente parece ter se formado proacuteximo a
superfiacutecie parece que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de
processos superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes
em seus vazios O corpo de prova foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentando fortes e raacutepidas desagregaccedilotildees
com formaccedilatildeo de muitas bolhas desagregando totalmente em 12 horas
Devido a sua rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total
seja principalmente devida aos efeitos da coesatildeo aparente Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou expansotildees significativas e
lentas Estas variaccedilotildees volumeacutetricas se estenderam por 39 minutos
Outro aspecto importante observado eacute que durante o tempo em
que esta a amostra permaneceu na cacircmara uacutemida esperando para ser
ensaiada ocorreu uma significativa alteraccedilatildeo em seu teor de umidade
123
inicial em torno de 5 provocando na amostra um enrijecimento
notado durante o manuseio e moldagem dos corpos de prova (Figura
66)
Apesar da grande quantidade de argilo-minerais presentes estes
solos parecem ter propriedades de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito
fracas aleacutem de possuir fortes indiacutecios de que a coesatildeo aparente domina
seu comportamento
Por estas razotildees este solo natildeo foi submetido aos ensaios
mecacircnicos nem avaliaccedilotildees de anisotropia e heterogeneidade sendo que
os valores encontrados para este solo permaneceram como comparativos
e exploratoacuterios
Apesar do exposto esta regiatildeo foi de grande valia para
pesquisa pois a rocha matildee destes solos era a uacutenica que se tinha certeza
da denominaccedilatildeo geoloacutegica correta identificada por Santos em 1996
designado por Granito Ilha Portanto por semelhanccedila poder-se-ia
extrapolar valores referentes agraves outras regiotildees visto a parecenccedila
verossiacutemil desta com as rochas matrizes das outras regiotildees pesquisadas
Na Figura 66 segue ilustraccedilatildeo
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe
124
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC401 aproximadamente 500 metros depois do
grande deslizamento de 2008 lado direito da pista em direccedilatildeo ao norte
da ilha Segundo relatos este talude eacute proveniente de um antigo
deslizamento ocorrido na deacutecada de 80
Visualmente possui uma grande quantidade de materiais
alterados do ponto de vista da estruturaccedilatildeo na grande maioria coluacutevios
sob forte erosatildeo Natildeo se sabe com exatidatildeo a designaccedilatildeo desta rocha
125
como era de se esperar apresenta-se muito semelhante agrave rocha mater da
regiatildeo 3
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma
matriz granular grosseira e riacutegida
Nesta regiatildeo foi somente coletada uma amostra denominada
A13 aproximadamente a 3 metros de profundidade pois se supotildee que
os solos em seu entorno estivessem em mesmas condiccedilotildees da amostra
coletada (Figura 67) Trata-se de uma areia pedregulhosa com
significativa quantidade de silte e argila de coloraccedilatildeo vermelha meacutedia a
escuro aspecto macroporoso e granular grosseiro Apresentando-se
muito riacutegido e de difiacutecil amostragem in loco Parece ser um solo tiacutepico
representante do horizonte C (Figura 68) O corpo de prova foi
submetido ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI)
apresentando raacutepidas desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de muitas bolhas O
arcabouccedilo soacutelido se desfaz em torno de 5 minutos A ascendecircncia da
aacutegua sobre a massa de solo se daacute muito rapidamente Devido a sua
rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total seja
principalmente devida a parcela de coesatildeo aparente e talvez
influenciada pelas alteraccedilotildees no teor de umidade devido agrave amostragem
e pela permanecircncia na cacircmara uacutemida Quando submetida ao ensaio de
expansatildeo apresentou expansotildees pequenas e lentas Estas variaccedilotildees
volumeacutetricas se estenderam por 79 minutos
126
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda
Devido agraves propriedades indesejadas apresentadas pela amostra
A13 os dados obtidos para a mesma foram somente utilizados como
comparativos e exploratoacuterios
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte de aproximadamente 11
metros realizado para a construccedilatildeo de um condomiacutenio em um terreno
situado em Florianoacutepolis na Avenida Deputado Antonio Edu Vieira ao
lado do nuacutemero 122 Como o afloramento rochoso era intensamente
exposto foi utilizado pela construtora escavaccedilatildeo em rocha com uso de
explosivos Esta rocha aflorante eacute um granito de textura equigranular
fina podendo ser enquadrado como pertencente ao clatilde graniacutetico das
outras regiotildees estudadas conforme exemplificado na Figura 66 O
manto residual apresenta granulometria bem dividida uma parte
correspondente agrave fraccedilatildeo grosseira composta por partiacuteculas de quartzo e
feldspatos alcalinos em alteraccedilatildeo com a presenccedila de pedregulhos e
outra parte corresponde agrave fraccedilatildeo siltosa fina composta por plagioclaacutesios
alterados que ainda natildeo se transformaram completamente em argila
caulinizados talvez proporcionando veios esbranquiccedilados palhetas de
muscovita em decomposiccedilatildeo com presenccedila de pouco quartzo e
lixiviaccedilatildeo de oacutexidos de metais (SANTOS 1997) A coloraccedilatildeo dos solos
vai do amarelo ao vermelho
127
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da
estrutura de contenccedilatildeo
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 coberto por lona
preta na Figura 69
128
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7
pertencentes ao horizonte C
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee
Como era de se esperar o perfil como um todo eacute muito
heterogecircneo apresentando grande variabilidade de minerais e estados
fiacutesicos de alteraccedilatildeo
A amostra A4 retirada da profundidade de 3 metros trata-se de um solo areno-silto argiloso de coloraccedilatildeo fortemente amarelada com
rajadas claras tendendo a brancas provavelmente constituiacutedas de
feldspato alterado caracteriacutestica do horizonte B (Figuras 69 e 70)
Durante sua retirada esta se apresentou bem coesiva fato que a anaacutelise
granulomeacutetrica confirmou Sua massa eacute distribuiacuteda sobre placas
129
verticais ou seja planos de fraqueza em forma de capas que
perigosamente se desprendiam durante a amostragem pois o corte era
bem vertical (Figura 70) Acredita-se em uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de
que a formaccedilatildeo destes planos de fratura seja devida aos efeitos da
propagaccedilatildeo das ondas de choque durante as explosotildees para escavaccedilotildees
em rocha que ocorreram em seu entorno Apresentou perda de massa de
50 durante o ensaio PMI Sua desagregaccedilatildeo natildeo eacute imediata eacute lenta
ocorrendo ao longo do periacuteodo de 48 horas Observou-se que as
desagregaccedilotildees iniciam e se propagam exatamente pelos mesmos planos
de fraqueza notados em campo A presenccedila da aacutegua parece expandir
estes planos pois a desagregaccedilatildeo se daacute em forma de blocos Por isso
acredita-se que este solo possuiacutesse uma coesatildeo verdadeira razoaacutevel
antes das obras de escavaccedilatildeo As ondas de choque das explosotildees
provocaram fendas e desestruturaram estes solos em capas ou blocos
provocando micro-fraturas por sua vez enfraquecendo as ligaccedilotildees ao
entorno deste plano facilitando a passagem da aacutegua percolante
desenvolvendo poro-pressatildeo tendendo a separar as fendas por fim
facilitando agraves expansotildees
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita
Outra observaccedilatildeo hipoteacutetica seria a presenccedila de minerais
expansivos na presenccedila da aacutegua agindo conjuntamente com a presenccedila
das fendas o que seria razoaacutevel devido agrave grande presenccedila de feldspato alterado mas que por sua vez soacute poderia ser verificado com certeza
mediante uma analisa quiacutemico-mineraloacutegica A expansatildeo eacute pequena
talvez devido agrave coesatildeo do argilo-mineral que ainda resta intacta aos
efeitos da explosatildeo O valor de expansatildeo se torna constante depois de
130
390 segundos Para este solo excepcionalmente realizamos expansotildees
nas direccedilotildees vertical e horizontal apesar de seus dados serem somente
de caraacuteter exploratoacuterio e comparativo
A amostra A6 retirada da profundidade de 7 metros e o solo
A7 retirado da profundidade de 3 metros desagregaram rapidamente e
natildeo apresentaram expansotildees talvez pela sua natureza puramente
granular e grosseira caracteriacutesticas do horizonte C somam-se a isso os
efeitos das ondas de explosatildeo (Figura 71) A amostra A15 (Figura 73)
pertence a um horizonte C heterogecircnea silto-granular apresentou
expansatildeo relativamente alta e raacutepida alcanccedilando valor maacuteximo em 240
segundos apoacutes permanecendo constante Foi submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando uma desagregaccedilatildeo
quase que completa em torno de 15 minutos depois se tornando um
tanto lenta mas completando-se em torno de 12 horas Durante a
desagregaccedilatildeo natildeo ocorreram formaccedilotildees de bolhas significantes
Para estas amostras a presenccedila de feldspato alterado eacute
visualmente menor do que para a amostra A4 observada na Figura 73
Por estarem mais longe da zona de explosatildeo devido agraves escavaccedilotildees e
pelo fato de serem pouco coesivas natildeo se observam estes planos de
fraqueza formados em sua massa Talvez pelo fato de que sua massa
seja constituiacuteda de um sistema predominantemente granular tenha
ocorrido um amortecimento dos efeitos da propagaccedilatildeo das ondas de
choque
Os valores de caracterizaccedilatildeo obtidos para as amostras A4 A6 A7
e A15 foram utilizados no trabalho somente como dados comparativos
e exploratoacuterios visto possuiacuterem propriedades indesejadas para a
pesquisa
34 Meacutetodo experimental
Os ensaios de laboratoacuterio pautaram-se em
- Perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada com corpo de
prova totalmente livre sem normativa especiacutefica para solos estruturados
realizada conforme especificado no subitem 32 ldquoConceito de perda de
massardquo (Paacutegina 94)
- Anaacutelise granulomeacutetrica utilizando-se recomendaccedilotildees da NBR
7181 (ABNT 1984) e os resultados expressos conforme a escala
granulomeacutetrica da ABNT dada pela NBR 650295 (solos e rochas)
- Densidade ou Determinaccedilatildeo da massa real dos gratildeos do solo
segundo a NBR 6508 (ABNT 1984)
131
- Limites de Atterberg pela determinaccedilatildeo do Limite de
Liquidez segundo a NBR 6459 (ABNT 1984) e determinaccedilatildeo do
Limite de Plasticidade segundo a NBR 7180 (ABNT 1984)
- Expansatildeo com corpo de prova livre verticalmente sem
normativa especifica para solos estruturados
- Cisalhamento direto (ASTM D308098)
- Compressatildeo diametral ou ensaio Brasileiro (Brazilian Test)
segundo as normativas brasileiras NBR 6118-2003 NBR-7222-94 e
BRITISH STANDARD 1881 (1970)
Na figura 74 ilustra-se utilizando um fluxograma resumido o
meacutetodo experimental da pesquisa
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental
A 1ordf Etapa mencionada no fluxograma da Figura 74 refere-se agrave
amostragem e foi comentada no item 31 ldquoSeleccedilatildeo de materiais e a
amostragemrdquo Paacutegina 91
Para o ensaio de perda de massa 2ordf Etapa do fluxograma
resumido (Figura 74) imergia-se os corpos de prova padratildeo ciliacutendricos
de 381mm de diacircmetro e 782mm de comprimento estruturados por
um periacuteodo de 48 horas em um recipiente proacuteprio para tal como
descrito no subitem 42 (Paacutegina 135) Estas dimensotildees dos corpos de
132
prova foram escolhidas para que se uniformizassem os corpos de prova
em funccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral
Apenas 7 das 27 amostras inicialmente coletadas
permaneceriam com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua A apresentaccedilatildeo dos resultados
(PMI) encontra-se na Tabela 14 (Paacutegina 138) Os solos que
permaneceram inalterados quando submetidos ao PMI foram
denominados selecionados e os que desagregaram denominados
rejeitados consequumlentemente suas regiotildees chamadas de exploratoacuterias
conforme o exposto no item 32 ldquoConceito de perda de massa por
imersatildeo em aacutegua (PMI)rdquo Paacutegina 94
Na 3ordf Etapa (Figura 74) aplicava-se o conceito de perda de
massa por imersatildeo em si fazendo-se o seguinte os materiais
selecionados (PMIlt10) eram encaminhados para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de expansatildeo vertical horizontal desestruturada e os ensaios
mecacircnicos os materiais rejeitados (PMIgt10) eram submetidos
somente agrave expansatildeo no plano vertical Natildeo obstante realizavam-se
algumas medidas de expansotildees desestruturadas tambeacutem no plano
horizontal para os solos rejeitados para que houvesse possibilidades de
comparaccedilotildees e aproveitamento de amostras
Na 4ordf Etapa (Figura 74) realizavam-se efetivamente os ensaios
de caracterizaccedilatildeo limites de Atterberg e as expansotildees verticais
Ressalta-se que estes ensaios foram realizados para todas as amostras
coletadas incluindo os solos provenientes das regiotildees exploratoacuterias
muitas vezes recusados Foram guardadas algumas pequenas amostras
indeformadas excedentes na cacircmara uacutemida do LMS-UFSC
Para estas amostras que permaneceram intactas (amostras
selecionadas) apoacutes a realizaccedilatildeo do PMI mediu-se a traccedilatildeo indireta sob
condiccedilotildees poacutes-inundadas e naturais e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento utilizando o cisalhamento direto (ensaios mecacircnicos) Esta
etapa eacute denominada 5ordf Etapa no fluxograma resumido (Figura 74)
Mais especificamente para os solos selecionados media-se agrave
expansatildeo de corpos de prova estruturados nas condiccedilotildees naturais
submetidos agrave imersatildeo em aacutegua destilada em dois planos
perpendiculares Moldava-se para uma mesma amostra dois corpos de
prova segundo dois planos vertical e horizontal tendo como referecircncia
a posiccedilatildeo zenital onde o plano vertical formaria um acircngulo de zero
graus Natildeo obstante media-se tambeacutem a expansatildeo desestruturada destes
materiais
Ainda sobre a 5ordf Etapa para os solos selecionados prosseguia-
se realizando os ensaios mecacircnicos de cisalhamento direto com corpos
133
de provas estruturados inundados para um mesmo solo nas duas
direccedilotildees vertical e horizontal outra vez utilizando como referencial a
equumlidade da posiccedilatildeo zenital Tinha-se o cuidado de fazer corresponder agrave
posiccedilatildeo destes corpos de prova as mesmas posiccedilotildees submetidas agraves
expansotildees
Por uacuteltimo realizava-se o ensaio de compressatildeo diametral
poreacutem somente no plano vertical Para tal utilizavam-se corpos de prova
estruturados nas condiccedilotildees naturais de um mesmo solo todavia
moldavam-se dois corpos de prova igualmente nas mesmas condiccedilotildees
No primeiro (CP) realizava-se o ensaio nas condiccedilotildees de estado natural
e no segundo (CP) nas condiccedilotildees inundadas
Figura 75 ndash Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)
Para a realizaccedilatildeo dos ensaios de perda de massa e compressatildeo
diametral adotou-se como padratildeo corpos de prova de 381 mm de
diacircmetro por 782 mm de altura do qual a moldagem e os instrumentos
utilizados estatildeo ilustrados na Figura 75
134
4 ENSAIOS REALIZADOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS
RESULTADOS
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg
Observaram-se durante a realizaccedilatildeo dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo alguns aspectos problemaacuteticos vinculados diretamente
aos solos residuais
Fundamentalmente o procedimento de destorroamento acaba
por quebrar e separar minerais sensiacuteveis como os feldspatos alterados
alterando o tamanho original das partiacuteculas Natildeo obstante a utilizaccedilatildeo
do hexametafosfato de soacutedio durante a floculaccedilatildeo acaba muitas vezes
por natildeo cumprir seu papel deixando de separar partiacuteculas de argila
fortemente aderidas agraves partiacuteculas maiores como os pedregulhos por
exemplo Estes pontos no procedimento recomendado pela norma satildeo
questionaacuteveis sobre o ponto de vista das anaacutelises para solos residuais
Mitchell (1976) jaacute havia notado que havia mais partiacuteculas argilosas do
que a granulometria apresentava para solos residuais de granito da
regiatildeo de Berkeley (USA) comparando os resultados de granulometria
convencional com os de anaacutelises microscoacutepicas bem detalhadas
Uma questatildeo importante e tambeacutem discutiacutevel diz respeito
sobre a alteraccedilatildeo que ocorre no teor de umidade inicial in situ mesmo
estando os solos devidamente armazenados na cacircmara uacutemida ateacute a data
da moldagem dos corpos de prova Para os solos estudados estima-se
que as alteraccedilotildees ocorram entre o intervalo de 15 a 5 durante um
periacuteodo de 10 meses e acredita-se que devido a varias razotildees estas
influenciam decisivamente as estruturaccedilotildees dos solos Estes materiais
por possuiacuterem permeabilidade aberta perdem e absorvem facilmente
aacutegua em seus vazios alterando significativamente o teor de umidade
natural Por exemplo pode-se mencionar que estas variaccedilotildees no teor de
umidade promovem um enrijecimento da amostra dentro da cacircmara
uacutemida provocado pelo domiacutenio das forccedilas capilares que comeccedilam a
atuar intensamente sobre o arcabouccedilo soacutelido sentiu-se estes efeitos
durante a manipulaccedilatildeo e moldagem dos corpos de prova em periacuteodos
diferentes Uma segunda hipoacutetese eacute de que estas forccedilas capilares possam
ser tatildeo intensas a ponto de esmagar as cimentaccedilotildees assumindo por sua
vez o papel destas poreacutem desestruturando os solos sobre o ponto de
vista da existecircncia das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
135
Avaliaram-se as propriedades plaacutesticas e coesivas conforme os
resultados dos limites de Atterberg (Tabela 23) As conclusotildees geo-
mecacircnicas para solos residuais estruturados baseadas nos meacutetodos
tradicionais para solos sedimentares natildeo satildeo realistas por conseguinte
natildeo reproduzem o comportamento do arcabouccedilo soacutelido real destes solos
Anaacutelises baseadas em meacutetodos desestruturantes e reconstituintes como
os recomendados por Nogami e Villibor (1994) ou muitas vezes
denominados de classificaccedilatildeo dos solos tropicais ou lateriacuteticos por
exemplo satildeo contraditoacuterios A falha estaacute na proacutepria concepccedilatildeo de
desestruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido Quando se desestrutura o solo
reconstituindo-o fisicamente natildeo jaacute se tem mais o mesmo material pois
o arcabouccedilo soacutelido na forma estruturada do mesmo natildeo existe mais e
segundo o estado tecnoloacutegico atual seraacute impossiacutevel reproduzi-lo Por
outro lado muitas vezes os equipamentos utilizados natildeo possuem
sensibilidade suficiente para computar valores de plasticidade e liquidez
pequenos muito comum para os solos tropicais e subtropicais
Tem-se como predefinido que qualquer ensaio aplicado aos
solos naturalmente estruturados deve ter como predicado a preservaccedilatildeo
ao maacuteximo possiacutevel da estruturaccedilatildeo natural destes Reconhece-se que
por suas peculiaridades evidentemente estes solos satildeo problemaacuteticos
devido ao fato da dificuldade da realizaccedilatildeo dos procedimentos e ensaios
usuais Como sugestatildeo se deveriam adaptar novos equipamentos
que imprimissem aos solos pouquiacutessimos efeitos mecacircnicos
consequentemente que tivessem alto grau de sensibilidade assim
partir-se-ia do principio da conservaccedilatildeo das cimentaccedilotildees naturais
durante a anaacutelise geoteacutecnica
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)
Como anteriormente no item 32 na Paacutegina 94 jaacute foi apresentado
o conceito de perda de massa por imersatildeo agora irar-se-aacute apresentar
diretamente o ensaio e seus resultados
Na segunda etapa (Figura 74) em laboratoacuterio o conceito de
perda de massa por imersatildeo foi aplicado realizando-se o ensaio de perda
de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI) com a imersatildeo em aacutegua de um
corpo de prova (CP) livre sem moldes ciliacutendrico de 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento estruturado por um periacuteodo de 48
horas em um recipiente especialmente manufaturado para tal Os
resultados encontram-se na Tabela 14 paacutegina 138 Como jaacute dito estas
136
dimensotildees (CP) foram escolhidas visando corpos de prova semelhantes
aos do ensaio de compressatildeo diametral
Na Figura 76 tem-se um exemplo Em ldquoArdquo encontra o solo
A1SPA imerso durante 48 horas e permanecendo sem desagregaccedilotildees
No fundo do recipiente pode-se notar que natildeo haacute material acumulado o
que natildeo se pode dizer para o material em ldquoBrdquo na Figura 76 que
desagregou parcialmente no primeiro minuto depois de imerso em aacutegua
e que no final de 5 minutos encontrava-se totalmente desagregado
acumulando material no fundo do pote coletor Na mesma figura (Figura
76) pode-se observar um exemplo de solo selecionado (A) e outro de
rejeitado (B) Acredita-se que um valor de ateacute 10 de perda de massa
possa ser devido a alguma imperfeiccedilatildeo amostral e que o tempo de 48
horas para estes solos seja suficiente para que o arcabouccedilo soacutelido
aproxime-se do estado saturado
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada
(A1SPA) e a direita rejeitada (A3SPA)
Para a realizaccedilatildeo do ensaio de perda de massa por imersatildeo
produziu-se um recipiente conforme as Figuras 77 e 78 que basicamente se constitui em um pote (e) com uma torneira adaptada em
sua base (b) e acima desta base um pedestal drenante (c) envolto em
dreno geoteacutecnico (a) onde o corpo de prova permanecia repousando
137
durante as 48 horas necessaacuterias (f) Para um melhor andamento dos
serviccedilos foram manufaturados quatro (4) recipientes
A massa desagregada acumulava-se no fundo (f) e logo depois
de passado o periacuteodo de 48 horas media-se agrave massa desagregada
atraveacutes do controle do seu peso desagregado seco em estufa em relaccedilatildeo
ao peso total seco inicial denominado de perda de massa por imersatildeo
ou PMI
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo
(esquerda) e lateral (direita)
138
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada
Para a medida da expansatildeo estruturada vertical e horizontal dos
solos provocada pela presenccedila da aacutegua em seus vazios utilizou-se de um
sistema constituiacutedo por um medidor de deformaccedilotildees (a) top-cap (d) e
dois aneacuteis de encaixe metaacutelicos (c e) com uma pedra porosa na base
Moldava-se o solo dentro do anel molde ou inferior (c) no estado
indeformado encaixava-se o sistema de aneacuteis e fazia-se inundar com
aacutegua destilada a amostra (Figura 79a) Seguia-se anotando o tempo e a
deformaccedilatildeo correspondente ateacute a constacircncia das variaccedilotildees
volumeacutetricas No intervalo de cada ensaio secava-se ao ar a pedra
porosa para que esta viesse a interferir ao miacutenimo nas expansotildees as dimensotildees do anel molde eram diacircmetro de 599mm altura de 162mm
constante de 0002mmunidade (constante do anel) sendo que na parte
superior verticalmente o corpo de prova era livre
139
(c) Figura 79 ndash Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)
140
Realizavam-se expansotildees em corpos de prova estruturados nas
direccedilotildees vertical e horizontal nas condiccedilotildees naturais e desestruturadas
objetivando-se saber em qual direccedilatildeo o solo expandia mais
identificando anisotropias da mesma forma com o intuito de comparar
o efeito das cimentaccedilotildees sobre as expansotildees
Ressalta-se que natildeo existe normativa para ensaio de expansatildeo
para solos estruturados somente para solos reconstituiacutedos
Para os solos que foram selecionados media-se tambeacutem a
expansatildeo desestruturada com o solo reconstituiacutedo nas mesmas
condiccedilotildees iniciais Para tal desestruturavam-se os solos no almofariz
com o pilatildeo tendo o cuidado para natildeo quebrar partiacuteculas sensiacuteveis
visando reconstituiacute-los compactava-os sem controle de energia dentro
do anel utilizado para expansatildeo
Como se tinha o teor de umidade desta amostra na cacircmara
uacutemida se controlava o peso seco segundo o peso especifico seco
desejado igual agraves condiccedilotildees iniciais acrescentava-se aacutegua ou retirava-
se caso fosse necessaacuterio para a obtenccedilatildeo do mesmo teor de umidade
natural adotado como o teor de umidade do ensaio de expansatildeo vertical
com os equipamentos disponiacuteveis conforme a Figura 79c assim poder-
se-ia corrigir a umidade reduzindo o material as mesmas condiccedilotildees
naturais
Os ensaios de expansatildeo vertical foram realizados no periacuteodo de
novembro de 2009 a fevereiro de 2010
Deste periacuteodo ateacute o mecircs de junho de 2010 periacuteodo em que se
realizou as expansotildees desestruturadas houve reduccedilotildees de 1 agrave 5 no teor
de umidade inicial devido ao permanecimento das amostras na cacircmara
uacutemida
As Figuras 80 e 82 mostram os ensaios de expansatildeo na integra
Para melhorar a visualizaccedilatildeo ampliaram-se estes graacuteficos
separadamente por regiotildees (Figuras 81 e 83)
141
Fig
ura
80 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s es
trutu
rados
nas
condiccedil
otildees
nat
ura
is e
est
rutu
radas
vis
atildeo g
eral
142
Fig
ura
81
ndash V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
80
143
Fig
ura
82 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s re
const
ituiacuted
os
agraves c
ondiccedil
otildees
nat
ura
is (
des
estr
utu
rados)
vis
atildeo g
eral
144
Fig
ura
83
- V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
82
145
44 Ensaio de cisalhamento direto
Os ensaios mais utilizados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia dos solos satildeo as compressotildees descompressotildees e os
cisalhamentos O ensaio que fornece os melhores resultados conforme o
estado de tecnologia atual satildeo as compressotildees triaxiais devido agrave
possibilidade de obter paracircmetros de deformabilidade medir a poro-
pressatildeo simular quaisquer carregamentos e controlar a drenagem Para
os solos naturalmente estruturados o ensaio de compressatildeo triaxial
drenado seria o ideal Cuidados devem ser tomados para que durante a
consolidaccedilatildeo natildeo se rompam as cimentaccedilotildees Poreacutem os ensaios de
laboratoacuterio mais empregados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento satildeo os ensaios de cisalhamento direto
Rapidez baixo custo e facilidade na consolidaccedilatildeo satildeo caracteriacutesticas
que os deixam muito atraentes principalmente para os solos residuais
em especial aos derivados do clatilde graniacutetico que muitas vezes possuem
material granular e grosseiro em sua composiccedilatildeo por isso apresentando
problemas de moldagem de corpos de prova
Deve-se ressaltar que devido agrave alta permeabilidade destes solos
geralmente submetidos ao ensaio com a imersatildeo do solo em aacutegua
subentende-se que este chegue a valores muito aproximados da
saturaccedilatildeo o que natildeo eacute provado fisicamente pois neste ensaio natildeo existe
a possibilidade do controle dos paracircmetros de Skempton (A e B) para
controle da poro-pressatildeo
Para os materiais granulares a experiecircncia cientiacutefica comprova
que os resultados obtidos com o cisalhamento direto como as curvas e
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento se aproximam muito dos
obtidos em ensaios triaxiais Por estas razotildees e devido agrave grande
quantidade de dados jaacute existentes trabalhar com o ensaio de
cisalhamento direto eacute uma boa opccedilatildeo
No ensaio de cisalhamento direto basicamente um corpo de
prova eacute moldado em uma caixa bipartida que possui uma parte fixa e
outra moacutevel Primeiramente inunda-se o corpo de prova e aplica-se um
carregamento vertical para consolidaccedilatildeo do corpo de prova durante 24
horas Apoacutes a consolidaccedilatildeo eacute imposto agrave caixa um binaacuterio de forccedilas
tangenciais respectivamente transferindo ao solo um movimento
cisalhante sob uma velocidade constante gerando uma evoluccedilatildeo das
tensotildees impondo uma superfiacutecie de cisalhamento (Figura 84) Durante
o ensaio medem-se as forccedilas cisalhantes e as deformaccedilotildees vertical e
horizontal para uma forccedila vertical constante ateacute a ruptura do corpo de
146
prova (Figura 84) Satildeo realizados no miacutenimo trecircs corpos de prova para
cada amostra estudada respectivamente para a obtenccedilatildeo da envoltoacuteria
de Mohr-Coulomb
O ensaio eacute guiado pelas condiccedilotildees de drenagem naturais do solo
pois natildeo se consegue impor condiccedilotildees de drenagem neste equipamento
a vista disso natildeo se tem controle da drenagem nem das condiccedilotildees de
fronteira na amostra A tensatildeo neutra natildeo eacute medida por isso as tensotildees
efetivas satildeo desconhecidas O resultado eacute um plano de ruptura e um
campo de tensotildees e deformaccedilotildees na amostra natildeo uniformes com rotaccedilatildeo
do plano de tensotildees principais (Figura 84) A concentraccedilatildeo de tensotildees
nas bordas da caixa cisalhante e a rigidez desta satildeo os principais
agentes que provocam a formaccedilatildeo do campo desuniforme de tensotildees
(HUMMES 2007)
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990
Devido agrave grande heterogeneidade do maciccedilo em que se trabalha
para que se pudesse estudar os efeitos anisotroacutepicos que incidem sobre
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento elaborou-se para cada
amostra 3 corpos de prova na direccedilatildeo vertical e 3 corpos de prova na
direccedilatildeo horizontal Estas amostras por sua vez foram sempre coletadas
na posiccedilatildeo vertical em relaccedilatildeo ao maciccedilo (zecircnite) conforme a Figura 85
Inicialmente antes da consolidaccedilatildeo as condiccedilotildees dos corpos de prova
eram as naturais ou seja com o teor de umidade natural
Apesar de se saber que existe uma infinidade de planos que
poderiam ser estudados acredita-se que estes planos escolhidos para
cisalhar sejam os mais importantes e representativos Durante a
moldagem dos corpos de prova teve-se o cuidado de moldar ao maacuteximo
fora da influecircncia de planos de fraqueza reliquiacuteares que pudessem
intervir nos resultados enfraquecendo os corpos de prova
147
Eacute de se esperar que o plano que tenha maior massa de material
confinante em seu entorno se mantenha mais protegido dos efeitos das
intempeacuteries tendendo a expandir menos conservando assim suas
caracteriacutesticas intriacutensecas de resistecircncia iniciais Por outro lado o plano
que eacute atingido por desconfinamentos em geral como o deslizamento por
exemplo torna-se desprotegido desconfinado consequumlentemente fica
exposto agraves variaccedilotildees volumeacutetricas portanto tendendo a ser menos
estruturado Natildeo obstante foi possiacutevel comparar os valores dos
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento dos solos com os valores
obtidos nas expansotildees realizadas pois na anaacutelise se fez que os planos
utilizados fossem correspondentes
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados
horizontal e vertical e das expansotildees
Os corpos de prova foram consolidadas em estaacutegios sob tensotildees
normais de 31 kPa 74 kPa 122 kPa ateacute a constacircncia de volume que
ocorria em torno de duas horas As baixas tensotildees representam agrave tensatildeo
atuante devido ao peso proacuteprio do solo e as maiores tecircm o objetivo de
simular o comportamento do solo sobre campos de tensotildees crescentes
oriundos de carregamentos que o levaratildeo a ruptura sob condiccedilotildees
drenadas As amostras tinham dimensotildees de 2065mm de altura com
1016mm de lados
Prosseguem nas paacuteginas seguintes as tabelas siacutenteses
envoltoacuterias de ruptura e os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
para os solos selecionados e ensaiados com o equipamento de
148
cisalhamento direto nos planos vertical e horizontal todos sob
condiccedilotildees de inundaccedilatildeo e consolidados
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
149
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
150
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
151
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
152
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
153
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
154
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
155
(as
curv
as c
onti
nuam
na
outr
a p
aacutegin
a)
156
Fig
ura
100 ndash
Curv
as t
ensotilde
es-d
eform
accedilotildees
par
a os
solo
s es
tudad
os
obti
das
no e
nsa
io d
e ci
salh
amen
to d
iret
o
157
45 Ensaio de compressatildeo diametral
Este ensaio idealizado pelo professor Lobo Carneiro
(CARNEIRO1943) tambeacutem eacute conhecido como ensaio Brasileiro Na
verdade eacute a medida indireta da traccedilatildeo de um material portanto sob
certo ponto de vista principalmente o geoteacutecnico eacute a medida da coesatildeo
dos materiais Pela sua simplicidade precisatildeo e uniformidade de
resultados eacute reconhecido no meio teacutecnico como muito adequado para
obter dados de resistecircncia agrave traccedilatildeo de materiais como concreto rochas
solos fortes e estruturados (INGLES FRYDMAN 1963)
O teste envolve o carregamento uniaxial de um cilindro circular
ou um disco Ocorre uma uniformidade de tensotildees de traccedilatildeo
perpendiculares ao longo do plano diametral onde ocorre a ruptura
sendo que no nuacutecleo da amostra desenvolvem-se condiccedilotildees biaxiais
observar a Figura 101 (KRISHNAYA EISENSTEIN 1974)
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo diametral
Por isso a regiatildeo de distribuiccedilatildeo das tensotildees eacute relativamente
uniforme desde que a largura dos filetes de apoio seja de 10 do
diacircmetro da amostra (CARNEIRO 1943) A amostra deve possuir uma
relaccedilatildeo de 2 (dois) entre altura e diacircmetro para que a geometria do
corpo de prova natildeo interfira no ensaio Assume-se que a ruptura tenha
iniciado no instante em que ocorre a carga de pico (INGLES FRYDMAN 1963) A formulaccedilatildeo baacutesica do ensaio eacute a seguinte
DL
Pt
2
5
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
158
Onde
σt - Resistecircncia agrave traccedilatildeo
P - Esforccedilo de compressatildeo total aplicado
L - Altura da amostra
D - Diacircmetro da amostra
A existecircncia de coesatildeo verdadeira em solos residuais oriundos do
granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Solos
com coesatildeo verdadeira deveratildeo apresentar pequena resistecircncia agrave traccedilatildeo
mesmo quando submetidos a estados fiacutesicos sem confinamento A
medida eacute dita indireta pois durante o ensaio natildeo haacute traccedilatildeo propriamente
dita mas sim devido ao carregamento se induz este a um estado de
traccedilatildeo Por isso a forma do corpo de prova alinhamento do
carregamento e a distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees satildeo premissas para
que se alcancem medidas de valores corretos durante o ensaio
O objetivo foi realizar este ensaio para se medir a traccedilatildeo de
forma indireta nos corpos de prova concomitantemente tentando
interligar estes resultados obtidos com as cimentaccedilotildees existentes entre
partiacuteculas para tal posteriormente associando estes resultados ao
intercepto coesivo dos solos e seus agentes intervenientes Adotou-se
como corpo de prova padratildeo um cilindro indeformado com 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento
Para todos os solos (amostras) selecionados realizaram-se a
compressatildeo diametral com corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e
submersas todos estruturados A imersatildeo era por um tempo miacutenimo de
48 horas
Acredita-se que devido agrave permeabilidade razoavelmente alta
dos solos em estudo este procedimento e o periacuteodo de submersatildeo
fossem suficientes para remover quase que totalmente os efeitos da
coesatildeo aparente atingindo um estaacutegio muito proacuteximo da condiccedilatildeo
saturada Logo depois de concluiacutedo o periacuteodo de submersatildeo retirava-se
o corpo de prova da imersatildeo e rapidamente submetia-o agrave ruptura pois o
sistema de compressatildeo jaacute estava todo preacute-acionado Para a realizaccedilatildeo de
todo o procedimento natildeo eram gastos mais do que 5 minutos As
rupturas se davam na carga de pico Para o ensaio com amostra natural
moldavam-se os corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e submetia-os
as compressotildees A constante do anel de carga que se obteve com sua
calibraccedilatildeo segue na tabela siacutentese do ensaio (Tabela 22 Paacuteg171)
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
163
B) Corpos de prova submetidos ao ensaio sob as condiccedilotildees poacutes-
inundadas
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista
superior
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral
164
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas
165
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de
ruptura vista lateral (A18)
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais
166
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)
Figura 115 ndash Corpo de prova A11
167
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da
amostra A20 vista de topo
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do
corpo de prova vista lateral (A20)
168
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de
planos de fraqueza (A20)
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada
169
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral
170
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)
Algumas observaccedilotildees foram realizadas durante os ensaios de
compressatildeo diametral Focava-se examinar com minuacutecia a formaccedilatildeo do
plano de ruptura durante o carregamento Para os corpos de prova
ensaiados tem-se os corpos de prova A1 A11 A18 A20 A21 A22 que
formaram planos de ruptura condizentes com a teoria formando um
campo de tensotildees uniformes como o esperado Exceccedilotildees aconteceram
A amostra A18 por exemplo que devido a planos de fraqueza natildeo
formou a superfiacutecie de ruptura esperada e por fim a amostra A2 que
apesar de ter sido selecionada no PMI desagregou posteriormente
quando submetida agrave imersatildeo Estes detalhes podem ser visualizados na
coletacircnea de fotos da Figura 103 ateacute a Figura 122
Segue na Tabela 22 a apresentaccedilatildeo dos resultados em forma de
tabela com resumo dos dados obtidos durante o ensaio de compressatildeo
diametral
171
T
ab
ela
22 ndash
Tab
ela
siacutente
se c
om
os
val
ore
s de
resi
stecircn
cia
agrave tr
accedilatildeo
par
a os
solo
s se
leci
onad
os
e en
saia
do
s
A1
00
571
483
38
176
2410
0128
4604
8126
38
177
2410
1121
5155
7449
0
A1B
00
571
--
--
--
266
38
170
8-
-358
5-
A2
00
571
75
38
176
2214
1144
893
9-
--
--
--
A11
00
571
191
38
176
2296
8127
7239
115
38
176
5307
3125
918
7220
4
A18A
00
571
470
38
176
2389
4132
8588
588
38
171
5391
2132
2117
4471
1
A18B
00
571
--
--
--
124
38
158
9-
-200
9-
A20
00
571
220
38
176
2512
9114
7275
574
38
162
8394
4107
3112
4163
0
A20B
00
571
--
--
--
21
38
169
5-
-28
8-
A21
00
571
119
38
176
2437
6109
4149
029
38
170
4439
9111
639
3109
7
A22
00
571
175
38
176
2519
5113
6219
128
38
177
2513
108
934
6184
5
σts
at
(kP
a)
Δσ
t (k
Pa)
EN
SA
IO D
E C
OM
PR
ES
SAtilde
O D
IAM
ET
RA
L
Condiccedil
otildees
nat
ura
isC
ondiccedil
otildees
inundad
as
wi
()
Const
ante
do
anel
de
carg
a
(kgd
ivis
atildeo)
Corp
os
de
pro
va
das
amost
ras
sele
cionad
as
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
γs
(kN
m3)
wi
()
γs
(kN
m3)
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
σtntilde
sat
(kP
a)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
cm)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
(cm
)
172
5 ndash ANAacuteLISE DOS RESULTADOS
Neste capiacutetulo apresentam-se as anaacutelises dos experimentos
realizados de forma global sempre visando os objetivos gerais
Primeiramente apresenta-se uma tabela siacutentese de caraacuteter geral
que traz resumidamente todos os dados meacutedios obtidos para os solos
durante a campanha de ensaios laboratoriais de caracterizaccedilatildeo e ensaios
em geral realizados no laboratoacuterio LMS-UFSC Como durante a
realizaccedilatildeo dos ensaios em geral obteve-se um grande nuacutemero de valores
para os iacutendices fiacutesicos aplicou-se sobre estas variaacuteveis quantitativas um
tratamento estatiacutestico preacutevio mais especificamente as teacutecnicas de meacutedia
aritmeacutetica e desvio padratildeo assim obtendo-se um valor representativo
para cada ensaio correspondente a cada solo Em matildeos destes montou-
se esta tabela resumo (siacutentese)
Em seguida apresenta-se o cruzamento das variaacuteveis obtidas
durante a caracterizaccedilatildeo em forma graacutefica Tabela 23 e as Figuras 123
124 e 125 no item 51
Por fim apresenta-se de forma praacutetica uma anaacutelise graacutefica
detalhada realizada segundo cruzamentos das variaacuteveis mais importantes
investigadas de interesse na pesquisa De forma objetiva separa-se esta
parte da anaacutelise em cinco (5) grandes grupos de famiacutelias que trazem as
variaacuteveis a serem analisadas segundo a sua afinidade ou vinculamento
que satildeo intercepto coesivo obtido no ensaio de cisalhamento direto
sobre condiccedilotildees inundadas item 52 Figuras 126 a 135 acircngulo de atrito
interno obtido no ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees
inundadas item 53 Figuras 136 137 e 138 resistecircncia agrave traccedilatildeo obtida
no ensaio de compressatildeo diametral apoacutes inundaccedilatildeo e natural item 54
Figuras 139 a 147 variaccedilotildees volumeacutetricas obtidas no ensaio de
expansatildeo item 55 Figuras 148 e 149
As linhas de tendecircncia foram objetivo de diversas anaacutelises
traccedilados e sobreposiccedilotildees Onde possiacutevel acrescentam-se como dados
complementares (BARBETTA 1999) a equaccedilatildeo caracteriacutestica da
dispersatildeo o coeficiente de determinaccedilatildeo Rsup2 Coeficiente de Pearson
(CPearson)
174
51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos
Neste momento realiza-se uma anaacutelise dos valores meacutedios
obtidos para os iacutendices fiacutesicos e limites de Atterberg nos ensaios
normalizados de caracterizaccedilatildeo conjuntamente com os dados obtidos
para cada corpo de prova utilizado para os ensaios de cisalhamento
direto expansotildees e perda de massa por imersatildeo Pode-se dizer ateacute que se
trata de um cruzamento geral entre variaacuteveis obtidas durante estes
ensaios Todas as anaacutelises foram realizadas para os solos no estado
estruturado
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural
A anaacutelise da Figura 123 mostra que o grau de saturaccedilatildeo aumenta
conjuntamente com o teor de umidade natural
175
Figura 124 ndash Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural
176
Os valores obtidos na pesquisa quando inseridos na carta de
Casagrande (1932) natildeo se encontram na regiatildeo esperada para solos
areno-siltosos (Figura 124) O iacutendice de vazios natural diminui enquanto
o peso especiacutefico seco aumenta segundo a Figura 125
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e horizontal
com as outras variaacuteveis obtidas
Agora se introduz a anaacutelise do intercepto coesivo em funccedilatildeo das
diversas variaacuteveis estudadas Os valores do intercepto coesivo foram
obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em duas direccedilotildees
ortogonais Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos
corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de cisalhamento direto
nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto
177
A anaacutelise da relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos verticais e
horizontais (Figura 126) apesar do pequeno nuacutemero de pontos mostra
haver significativas diferenccedilas entre a coesatildeo vertical e horizontal
Segundo o graacutefico da Figura 126 a coesatildeo vertical eacute levemente
maior do que a horizontal
Ainda analisando o graacutefico da Figura 126 pode-se constatar
que existem fortes indiacutecios do intercepto coesivo ter comportamento
anisotroacutepico
Devido a este comportamento observado pode-se supor que
existem possibilidades da estruturaccedilatildeo devido agraves cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas ser maior na direccedilatildeo vertical Acredita-se que com o aumento
do espaccedilo amostral estas observaccedilotildees possam se aclarar mais
graficamente
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
178
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
179
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
A Figura 127 mostra da mesma forma que a Figura 129 natildeo
haver dependecircncia sensiacutevel entre o intercepto coesivo horizontal e a
expansatildeo horizontal estruturada Por outro lado na Figura 128 e
tambeacutem na Figura 130 observa-se que o intercepto coesivo vertical
mostra uma afinidade com as expansotildees diminuindo com o aumento
das expansotildees estruturadas
180
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural
A anaacutelise da Figura 131 aponta haver um aumento da coesatildeo
com o aumento do teor de umidade natural Colocaram-se dados que
Bevilaqua (2004) e Higashi (2006) obtiveram para solos semelhantes
(Figura 131)
181
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Muito embora haja uma significativa dispersatildeo ao contraacuterio do
esperado o graacutefico da Figura 132 revela uma tendecircncia de aumento do
intercepto coesivo com o aumento do iacutendice de vazios natural
182
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural
Observa-se na Figura 133 haver uma tendecircncia de crescimento
do intercepto coesivo com o grau de saturaccedilatildeo natural
183
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
As Figuras 134 e 135 respectivamente mostram que os interceptos
coesivos vertical e horizontal dependem muito pouco dos limites de
Atterberg entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre as
variaacuteveis
184
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
185
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno vertical
e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas
Da mesma forma seraacute analisado o acircngulo de atrito interno obtido
atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em funccedilatildeo das diversas
variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram
determinados nos corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de
cisalhamento direto nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a interpretaccedilatildeo graacutefica
conjunta dos acircngulos de atrito interno vertical e horizontal destes solos
(Figura 136) revela indiacutecios de comportamento isotroacutepico
186
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Observa-se uma forte influecircncia do iacutendice de vazios no acircngulo
de atrito interno pois a interpretaccedilatildeo graacutefica da Figura 137 denota que o
iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito diminui
Na Figura 137 os dados obtidos por Bevilaqua (2004) foram
analisados conjuntamente
187
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia
A Figura 138 tambeacutem mostra fortes afinidades entre o acircngulo
de atrito interno e a fraccedilatildeo areia da granulometria pois as duas variaacuteveis
apresentam crescimento conjunto
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis obtidas
Nesta anaacutelise objetivam-se relacionar as resistecircncias agrave traccedilatildeo
medidas no ensaio de compressatildeo diametral para os solos pesquisados
com as outras variaacuteveis medidas em outros ensaios O enfoque principal
agora era tentar realizar um dos objetivos principais do trabalho por
isso cruzam-se as resistecircncias agrave traccedilatildeo com os valores obtidos para o
intercepto coesivo e expansotildees a procura de correlaccedilotildees natildeo obstante cruza-se tambeacutem com os iacutendices fiacutesicos obtidos nos proacuteprios corpos de
prova do ensaio de traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo foi obtida em amostras
sob condiccedilotildees naturais e apoacutes submersatildeo Completa-se a anaacutelise
comparando os valores obtidos com os de outras pesquisas
188
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
189
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
190
A anaacutelise graacutefica conjunta das Figuras 139 140 141 142
aponta que o intercepto coesivo vertical comporta-se mais influenciado
pela resistecircncia a traccedilatildeo do que o intercepto coesivo horizontal
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a anaacutelise conjunta dos
graacuteficos do intercepto coesivo em funccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo expotildee
que existe a tendecircncia de aumento do intercepto coesivo com o aumento
da resistecircncia agrave traccedilatildeo destes solos (Figuras 139 140 141 e 142)
Observa-se que a aproximaccedilatildeo de valores entre as variaacuteveis
coesatildeo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute relacionada agrave preservaccedilatildeo ou natildeo das
cimentaccedilotildees
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos
A anaacutelise graacutefica da Figura 143 revela uma tendecircncia de
aumento dos interceptos coesivos horizontais e verticais
191
concomitantemente com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural e a resistecircncia agrave traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo variaacutevel
semelhante agrave coesatildeo aparente
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas
Na Figura 144 comparam-se graficamente os valores obtidos
na pesquisa com valores obtidos por outros pesquisadores Neste graacutefico
observam-se a formaccedilatildeo de famiacutelias de curvas que podem indicar
192
dependecircncias e correlaccedilotildees entre os dados comparados relaccedilotildees estas
que poderiam melhorar com o aumento do espaccedilo amostral Os valores
de resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28 kPa) obtida satildeo comparativamente
maiores do que valores publicados por outros pesquisadores apesar do
iacutendice de vazios ser significativamente maior (05-16)
A tendecircncia verificada eacute a mesma ou seja a resistecircncia a traccedilatildeo
diminui com o aumento do iacutendice de vazios
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais
193
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
194
Da anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das
expansotildees (Figuras 145 e 146) observa-se natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis Pode-se observar que existe uma leve tendecircncia da
resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais
aumentam (Figura 145)
A anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo natural e
inundada (Figura 147) revela haver tendecircncia em aumento desta
diferenccedila em quanto agraves expansotildees diminuem
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas
Nesta anaacutelise buscam-se correlaccedilotildees entre as variaccedilotildees
volumeacutetricas de expansatildeo obtidas atraveacutes do ensaio de expansatildeo natildeo
normalizado e as outras variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices
fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos corpos de prova
moldados para o proacuteprio ensaio de expansatildeo Os corpos de prova
inicialmente estavam nas condiccedilotildees naturais e estruturadas
posteriormente para a realizaccedilatildeo do ensaio foram submetidas agrave
submersatildeo em aacutegua Ensaiaram-se tambeacutem algumas amostras
desestruturadas a fim de estabelecer comparaccedilotildees de grandezas
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados
195
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)
Da anaacutelise conjunta entre as expansotildees estruturadas (Figura
148) pode-se observar que existe uma tendecircncia das expansotildees
horizontais serem maiores do que as expansotildees verticais As expansotildees
horizontais tambeacutem satildeo as que mais tempo demoram para alcanccedilar a
expansatildeo maacutexima e estabilizar (Figura 149)
O fato das expansotildees serem menores na direccedilatildeo vertical que eacute a
direccedilatildeo que tem maior valor de intercepto coesivo eacute relevante e daacute
indiacutecios de uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de que a estruturaccedilatildeo dos solos eacute
maior na direccedilatildeo vertical o que prova que as cimentaccedilotildees exercem
forccedilas contraacuterias importantes contra as expansotildees
Em breve conjetura tentar-se-aacute formar algumas hipoacuteteses para estas
evidecircncias acima expostas
Levando-se em conta a coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
(Capitulo 3) pode-se observar que a encosta antes do deslizamento
mostrava-se ter mais massa confinante na direccedilatildeo vertical do que na
horizontal ou seja o talude era mais alto do que largo
consequumlentemente deduz-se que na direccedilatildeo vertical a coesatildeo tenha
permanecido mais protegida do intemperismo e mais preservada devido
196
agraves tensotildees confinantes durante sua histoacuteria geoloacutegica O deslizamento
por sua vez deslocou mais massa horizontal do que vertical fato que
tambeacutem pode ser observado na coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
Sendo assim pode-se partir do pressuposto de que esta condiccedilatildeo de
confinamento e rigidez prevaleceu tambeacutem depois do deslizamento
obviamente com outra geometria Por estas razotildees ainda se mantiveram
mais preservadas as propriedades intriacutensecas do solo na direccedilatildeo vertical
assim proporcionando nesta direccedilatildeo valores maiores de estruturaccedilatildeo
Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que os solos
em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo apresentam-se
com comportamento bem mais isotroacutepico do que o esperado
197
6 CONCLUSOtildeES
As principais conclusotildees dessa pesquisa para estes solos
seguem agrupadas em famiacutelias conforme a variaacutevel de interesse
61 - Sobre a caracterizaccedilatildeo amostragem curvas tensatildeo-
deformaccedilatildeo e ensaios em geral pode-se dizer
611 ndash Um total de 27 amostras indeformadas de solos residuais
foi obtido em campo na regiatildeo da Grande Florianoacutepolis Os valores de
iacutendice de plasticidade variaram na faixa de 0 a 54 Os solos possuem
teor de materiais com granulometria fina bem expressiva (12 a 45)
e iacutendice de vazios relativamente elevados na faixa de 08 a 17
612 ndash Do total de 27 amostras apenas 6 natildeo desagregaram
quando submetidas agrave inundaccedilatildeo Para essas foi realizado o ensaio de
compressatildeo diametral para a determinaccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo entre
partiacuteculas
613 ndash Durante a realizaccedilatildeo do ensaio de Perda de Massa por
Imersatildeo natildeo houve meio termo ou as amostras desagregavam por total
ou mantinham o arcabouccedilo soacutelido intacto apoacutes imersatildeo
614 ndash Foram identificados alguns fatores que alteram e
minimizam as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas como
- O desconfinamento e o aliacutevio das tensotildees confinantes que
provocam ciclos de expansatildeo-contraccedilatildeo in situ
- Os efeitos da amostragem e a sensibilidade das cimentaccedilotildees
- Os efeitos de desintegraccedilatildeo e alteraccedilatildeo fiacutesico-quiacutemicos do
intemperismo acabam por alterar e remover as cimentaccedilotildees
615 ndash O grau de saturaccedilatildeo natural aumenta conjuntamente com
o teor de umidade natural
616 ndash O iacutendice de vazios natural diminui enquanto o peso
especiacutefico natural aumenta
A interpretaccedilatildeo graacutefica das curvas tensatildeo-deformaccedilatildeo (Figura
100 Paacuteg 156) mostra que os solos A1 e A18 independentemente do
estaacutegio e da direccedilatildeo de cisalhamento possuem a tendecircncia inicial de
comportamento fraacutegil riacutegido e linear e que com o aumento das tensotildees
cisalhantes alcanccedilam a resistecircncia de pico fragilizando-se iniciando a
quebra gradual das cimentaccedilotildees Neste instante forma-se a tensatildeo de
cedecircncia e as deformaccedilotildees jaacute alcanccedilaram valores em torno de 2
ocorrendo conjuntamente uma tendecircncia agrave expansatildeo Com a quebra
gradual das cimentaccedilotildees ocorre a plastificaccedilatildeo do material A resistecircncia
198
ao cisalhamento que era governada ateacute entatildeo pelas cimentaccedilotildees
transfere seu domiacutenio gradualmente para o acircngulo de atrito interno ateacute o
estado residual Pode-se classificar tais solos como do grupo 1 na
classificaccedilatildeo de Schmertmann e Osterberg (1960) e do grupo 3 de Coop
e Atkinson (1993)
Os outros solos submetidos ao cisalhamento na pesquisa (A2
A11 A20 A21 A22) diferem deste comportamento exposto exibem
comportamento mais duacutectil e parecem pertencer a grupos
intermediaacuterios entre bonding-dominated e fabric-dominated
Por isso conclui-se que os solos A1 e A18 satildeo os que mais possuem
contribuiccedilatildeo da estruturaccedilatildeo por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas na
resistecircncia ao cisalhamento e podem ser denominados de bonding-
dominated soils
62 - Sobre o intercepto coesivo
621 ndash Da anaacutelise dos dados da pesquisa observa-se existirem
fortes indiacutecios de que o intercepto coesivo tenha comportamento
anisotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 448 a 2087 kPa (Figura
126)
622 ndash O intercepto coesivo vertical apresenta-se levemente
maior do que o horizontal (Figura 126)
623 - Houve diminuiccedilatildeo do intercepto coesivo vertical com o
aumento das expansotildees estruturadas (Figuras 128 e 130) Por outro lado
a anaacutelise graacutefica aponta natildeo haver dependecircncia entre o intercepto
coesivo horizontal e as expansotildees estruturadas (Figuras 127 e 129)
624 ndash Observam-se aumentos da coesatildeo com o aumento do teor
de umidade natural (figura 131)
625 ndash Ao contraacuterio do esperado ocorre uma tendecircncia de
aumento da coesatildeo com o aumento do iacutendice de vazios natural
(Fig132) igualmente tambeacutem com o grau de saturaccedilatildeo natural
(Fig133)
626 ndash Os limites de Atterberg mostram pouca relaccedilatildeo com o
intercepto coesivo entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre
as variaacuteveis (Fig 134 e 135)
199
63 ndash Quanto ao comportamento do acircngulo de atrito interno
observou-se
631 - Os dados da pesquisa indicam existir um comportamento
isotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 266 a 416ordm (Figura 136)
632 - O iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito
diminui (Fig137) por outro lado a fraccedilatildeo areia aumenta conjuntamente
com o acircngulo de atrito (Fig138)
64 - A resistecircncia agrave traccedilatildeo demonstrou
641- O intercepto coesivo vertical mostra ter maior afinidade
com a resistecircncia agrave traccedilatildeo vertical do que com a horizontal (Figuras 139
140 141 e 142)
642 - Existe uma tendecircncia de aumento do intercepto coesivo
com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo (Figuras 139 140 141 e 142)
643 ndash A interpretaccedilatildeo graacutefica revela uma tendecircncia de aumento
dos interceptos coesivos com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia
a traccedilatildeo natural e a resistecircncia a traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo (Fig143)
enquanto que por outro lado esta diferenccedila parece diminuir enquanto as
expansotildees aumentam (Fig147)
644 ndash Os valores de resistecircncia a traccedilatildeo variaram entre 2 e 28
kPa e satildeo relativamente maiores do que valores publicados por outros
pesquisadores apesar do iacutendice de vazios ser significativamente maior
A tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios (Figura 144)
645 ndash A anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo
das expansotildees (Figuras 145 e 146) aponta natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis existindo apenas uma leve tendecircncia da resistecircncia agrave
traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais aumentam (Figura
145)
65 ndash Sobre as expansotildees
651 ndash A faixa de valores de expansatildeo estruturada eacute baixa
variando de 00037 agrave 065 As expansotildees estruturadas horizontais
apresentam-se maiores do que as expansotildees verticais sendo que as
expansotildees horizontais satildeo as que mais tempo demoram para atingir a
expansatildeo maacutexima e estabilizar estas variaram de 200s a 1200s (Figuras
148 e 149)
200
652 ndash As expansotildees estruturadas que variaram na faixa entre
00037 a 065 satildeo bem menores do que as expansotildees desestruturadas
que variam na faixa de 033 a 670 (Figuras 80 81 82 e 83 Pag137
a 140)
653 ndash Talvez devido ao pequeno nuacutemero de dados natildeo foi
estabelecida uma relaccedilatildeo clara entre o aumento da expansatildeo e a
diminuiccedilatildeo da resistecircncia agrave traccedilatildeo que justificasse mesmo que
parcialmente a desagregaccedilatildeo das amostras indeformadas
66 ndash Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral
661 - As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas portanto a estruturaccedilatildeo satildeo maiores na
direccedilatildeo vertical do que na horizontal e que a aproximaccedilatildeo de valores
entre as variaacuteveis intercepto coesivo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute vinculada
a preservaccedilatildeo ou natildeo das cimentaccedilotildees sendo que as cimentaccedilotildees
exercem forccedilas significativas conta as expansotildees Estas hipoacuteteses estatildeo
fundamentadas nas seguintes observaccedilotildees O fato das expansotildees serem
menores na direccedilatildeo vertical A direccedilatildeo vertical possuir o maior valor de
intercepto coesivo O intercepto coesivo ter dependecircncia e crescer
enquanto as expansotildees estruturadas diminuem Existir uma tendecircncia de
aumento do intercepto coesivo com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo
662 ndash Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que
os solos em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo
apresentam-se com comportamento bem mais isotroacutepico do que o
esperado
663 ndash Problemas praacuteticos encontrados em taludes constituiacutedos
pelos solos pesquisados como as instabilidades escorregamentos e
susceptibilidade a erosatildeo satildeo em sua grande maioria causados pela
instabilidade do arcabouccedilo soacutelido destes solos na presenccedila da aacutegua Este
processo eacute muitas vezes facilitado pelo corte inadequado do talude
natural e pela falta de sistema de drenagem adequado
664 - Na praacutetica de projetos que envolvam solos naturalmente
estruturados a utilizaccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral eacute uma
opccedilatildeo viaacutevel e bem realista
201
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
A fim de ampliar os conhecimentos destes tipos de solos e dar
prosseguimento a esta pesquisa sugere-se os seguintes estudos
posteriores
- Desenvolver mais pesquisas comparativas utilizando o ensaio de
compressatildeo diametral (Brazilian Test)
- Melhorias e estudos de aplicabilidade dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo de forma que estes se tornem mais representativos para
os solos residuais e estruturados
- Avaliar o conceito de partiacutecula unitaacuteria indestrutiacutevel e
incompressiacutevel de Terzaghi e sua validade como um todo para os
solos residuais
- Estudos a fim de normalizar os ensaios sugeridos de perda de
massa por imersatildeo em aacutegua e expansatildeo dos solos na presenccedila de aacutegua
visando aplicabilidade aos solos residuais estruturados natildeo
reconstituiacutedos
- Medir a tensatildeo de expansatildeo provocada pelos solos durante a
imersatildeo em aacutegua
- Medir os moacutedulos de deformabilidade destes solos utilizando o
ensaio de compressatildeo diametral medindo concomitantemente pequenas
deformaccedilotildees nas condiccedilotildees submersas
- Medir a succcedilatildeo destes solos utilizando por exemplo a teacutecnica
do papel filtro Whatman nuacutemero 42
- Avaliar os efeitos da perda de aacutegua e alteraccedilotildees no teor de
umidade destes solos depois da amostragem e durante a permanecircncia na
cacircmara uacutemida comparando estes dados tambeacutem com as variaccedilotildees de
temperatura umidade e pressatildeo atmosfeacutericas diaacuterias durante o periacuteodo
de permanecircncia
- Estudar as curvas de tensotildees-deformaccedilotildees destes solos
comparando estados estruturados e desestruturados utilizando o ensaio
triaxial drenado ou outro equipamento com alta tecnologia tambeacutem
estudando os pontos de quebra das cimentaccedilotildees e as tensotildees de
cedecircncia determinando os paracircmetros de deformabilidade conforme
recomendado por Maccarini (1988)
- Viabilizar uma comparaccedilatildeo entre um solo estruturado
artificialmente como elaborou Maccarini (1988) e o solo A1 e A18 que
possuem fortes cimentaccedilotildees e tentar estabelecer relaccedilotildees entre o
202
comportamento destes solos e as classificaccedilotildees de Schmertmann e
Osterberg (1960) e com os grupos de Coop e Atkinson (1996)
- Examinar as relaccedilotildees mais profundamente entre a rocha matildee e
os solos residuais produzidos por esta assim como a determinaccedilatildeo da
denominaccedilatildeo exata das rochas envolvidas na pesquisa e tambeacutem suas
constituiccedilotildees mineraloacutegicas talvez tentando em laboratoacuterio produzir
efeitos semelhantes ao do intemperismo natural atraveacutes de um
intemperizador artificial
203
REFEREcircNCIAS
ADAMSON AW The physical chemistry of surfaces Interscience
New York 756p 1960
AIREY D W Triaxial testing of naturally cemented carbonate soil
J Geotech Eng ASCE 119(9) p1379ndash1398 1993
ALLMAN MA POULOS HG Stress-strain behaviour of an
artificially cemented calcareous soil Proceedings of Int Conf on
Calcareous Sediments Vol 2 p51-58 1988
ALONSO EE GENS A JOSA A A constitutive model for
partially satured soils Geacuteotechnique v40 n3 p405-430 1990
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
Special procedures for testing soil and rock for engineering purposes
STP 479 5 th Ed American Society for Testing and Materials 634p
1970
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
D3080-04 Standart Test Method for Direct Shear Test of soils Under
Consolidated Drained Conditions 7p1998
ASHGHARI E TOLL DG HAERI SM Triaxial behaviour of a
cemented gravelly sand Tehran alluvium Journal of Geotechnical
and Geological Engineering Kluwer Academic Publishers The
Netherlands 21(1) p1-28 2003
ASHGHARI E DG TOLL DG HAERI SMH Effect of
Cementation on the Shear Strength of Tehran Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 15(1) 65-71 University of Tehran ISSN
1016-1104 Gravelly Sand Using Triaxial Tests 18p 2004
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solo ndash Anaacutelise granulomeacutetrica Rio de Janeiro 13p 1984
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solos Anaacutelise granulomeacutetrica conjunta Rio de Janeiro13p
1984a
204
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMA TEacuteCNICAS NBR
6502 Solos e rochas Rio de Janeiro18p 1995
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6459 Solo Determinaccedilatildeo do limite de liquidez Rio de Janeiro
6p 1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6508 Gratildeos de solos que passam na peneira de 48 mm -
Determinaccedilatildeo da massa especiacutefica Rio de Janeiro 6p 1984c
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7180 Solo Determinaccedilatildeo do limite de plasticidade Rio de
Janeiro3p 1984d
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9604 Abertura de poccedilo e trincheira de inspeccedilatildeo em solo com
retirada de amostras deformadas e indeformadas Rio de Janeiro9p
1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa
consistecircncia em furos de sondagem Rio de Janeiro7p 1997
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6457 Preparaccedilatildeo para ensaios de compactaccedilatildeo e ensaios de
caracterizaccedilatildeo Rio de Janeiro1p 1986a
ATKINSON J An Introduction to Mechanics of Soils and
Foundations Though Critical State Soil Mechanics McGraw-Hill
Book Company London UK 337p 1996
ATKINSON JH BRANSBY PL The Mechanics of Soils McGraw-
Hill London 375p1978
ATKINSON J Foundations and slopes Mc-Graw-Hill London 382p
1981
ATKINSON JH EVANS JS Discussion on the measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique 35 No3 p378-
380 1982
205
ATKINSON JH RICHARDSON D STALLEBRASS SE Effect
of recent stress history on the stiffness of overconsolidated soil
Geacuteotechnique 40(4) p531540 1990
ATKINSON JH SAumlLLFORS G Experimental determination of
stress-strain-time characteristics in laboratory and in-situ tests in Deformation of soils and displacements of structures (Proc X
ECSMFE) (Ed Associazione Geo-tecnica Italiana) AA Balkema
Rotterdam 3 p915-956 1991
ATKINSON JH STALLEBRAS SE A model for recent history
and non-linearity in the stress-strain behaviour of overconsolidated
soil Proceedings of 7 th IACMAGrsquo91 Cairns p555-560 1991
ATKINSON JH COOP MR STALLEBRASS SE VIGGIANI
G Measurement of stiffness of soils and rocks in laboratory tests
Proc Of 25th Annual Coc Of Engng Geo Group Leeds British
Geology Society 1990
ATKINSON JH CHARLES JA MHACH HK Examination of
erosion resistence of clays in embankment dams Quarterly Journal of
Engineering Geology 23 p 103-108 1990
ATTERBERG A Uumlber dir Physikalische Bodenuntersuchung und
uumlber die Plasticitat der Tone Internationale Mitteilungen
Bodenkunde vol 1 p 10-43 1911
BARBETTA PA Estatiacutestica aplicada agraves Ciecircncias Sociais 3ed
Editora da UFSC Florianoacutepolis 284p 1999
BASTOS CAB Mapeamento e caracterizaccedilatildeo geomecacircnica das
unidades geoteacutecnicas de solos oriundos dos granitos gnaisses e migmaacutetitos de Porto Alegre Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash
Escola de Engenharia Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS156p
1991
BEVILAQUA FZ Estudo do comportamento geomecacircnico de solos
residuais de granito de Florianoacutepolis Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
engenharia) ndash Escola de Engenharia Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina114p 2004
206
BIGARELLA JJ LEPREVOST A BOLSANELLO A 1985
Rochas do Brasil Satildeo Paulo v01 310p 1985
BIGARELLA JJ FRANCO RR LEPREVOST A
BOLSANELLO A Minerais do Brasil 01 ed Satildeo Paulo Editora da
Univ de Satildeo PauloEdEdgar Blucher v03 426p 1972
BISHOP AW The principle of effective stress Teknisk Ukeblad
Oslo 39 p 859-863 1959
BISHOP AW The strength of soils as engineering materials
Rankine Lecture Geothechnique 16 (2) pp91-130 1966
BISHOP AW ALPAN S BLIGHT TE DONALD TB Factors
controlling the strength of parthy saturated cohesive soils
Proceedings of the ASCE Conference on Shear Strength of Coesive
Soils BoulderColorado p 503-532 1960
BISHOP AW HENKEL DJ The measurement of soil properties
in the triaxial test Editora EArnold London 227p 1957
BISHOP AW HIGTH DW The value of Poissonrsquos ratio in satured
soils and rocks stressed under undrained conditions Geacuteotechnique
v26 n3 p 369-384 1977
BISHOP AW SKEMPTON AW The measurement of the shear
strength of Soils Geacuteotechnique v1 n2 p90-108 1950
BISHOP AW KUMAPLEY NK EL RUWAYIH The influence
of pore-water tension on the strength of clay Philosophical
Transactions of the Royal Society of London A Mathematical and
Physical Science volume 278 pages 511-554 number 1286 Published
by the Royal Society 6 Carton House Terrrage London 1975
BISHOP AW WEEB DL LEWIN PI Undistarbed samples of
London clay from the Ashford Common shaft strength-effective
stress relationships Geacuteotechnique 15 No1 p 1-31 1965
BISHOP AW WESLEY LD A hydraulic triaxial apparatus for
controlled stress path testing Geacuteothechnic 25 p 657-670 1975
207
BISHOP A W Shear strength parameters for undisturbed and
remoulded soils specimens In Stress-strain behaviour of soils pp 3-
58 (edR H G Parry) London 1972
BISHOP AW The influence of an undrained change in stress on
pore pressure in porous media of low compressibility
Geacuteotechinique v23 n3 p432-442 1973
BISHOP AW The influence of system compressibility on the
observed pore pressure response to an undrained change in stress in
satured rock Geacuteotechnique v26 n2 p317-330 1976
BISHOP A W GREEN G E The influence of end restraint on the
compression strength of a cohesionless soil Geacuteotechnique 15 No 3
p243-266 1965
BJERRUM L Problems of soil mechanics and construction on soft
clays and structurally unstable soils Proc 8th International
Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol3 p
109-159 1973
BJERRUM L Engineering geology of Norwegian marine clays
Geotechnique 27 2 p 81-118 1967
BOEHL PEG Dilatocircmetro de MARCHETTI (DMT) Atualizaccedilatildeo
da revisatildeo bibliograacutefica Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre
ensaios geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 104 p 2005
BOEHL PEG Anaacutelise estatiacutestica por testes de hipoacuteteses sobre a
eficaacutecia e eficiecircncia dos dados obtidos atraveacutes dos ensaios de campo
DMT CPT amp SPT Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre ensaios
geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 85p 2005
BOEY CF CARTER JP Mechanical testing of artificial cement
carbonate soil Proc5 th Aust NZ Geomech Conf Sydnei p 145-
149 1988
BOLTON MD The strength and dilatancy of sands Geacuteotechnique
36 No1 p 65-78 1986
208
BOLTON M A Guide to Soil Mechanics Macmillan Publishers Ltd
London UK 439 p1979
BOLTON MD DASARI GR The small strain stiffness of a
carbonate stiff clayCUEDD-SOILSTR279 p 109-114 1994
BOWLES JE Physical and Geotechnical Properties of Soils MC
Graw-Hill USA 478p 1979
BOWLES JE Engineering Properties of Soils and Their
Measurement 2d ed McGraw-Hill Book Company New York 215p
1978
BRESSANI LA Experimental properties of bonded soils PhD
Thesis Imperial College of Science and Tecnology London 459p
1990
BRESSANI LA VAUGHAN PR The effect of laboratory test
technique on the measured properties of weakly bonded soil Proc12
th Int Conf Soil Mech amp FdnEngng Rio de Janeiro 1 p17-20
1989
BRITISH STANDARDS INSTITUTION Methods of test for soils civil
engineering purposes BS 1377 London 63p 1975
BRITH STANDARDS INSTITUTION Code of practice for
foundations BS 8004 London 1986
BRITSH STANDART 1881 Test for indirect tensile strength of
cylinders part 4 p23-25 1970
BURLAND JB On the compressibility and shear strength of
natural clays Geacuteotechnique v 40 n3 p329-378 1990
CARNEIRO FL Um novo meacutetodo para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo dos concretos In 3ordf Associaccedilatildeo Brasileira de
Norma Teacutecnicas ABNT Satildeo Paulo p 126-129 1943
CARNEIRO FLLB BARCELLOS A Concrete tensile strength
Int Asoc Testing Res Lab Paris Fr Bull No 13 pp 97-127 1953
209
CARUSO JUNIOR F Mapa geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina
Porto Alegre Centro de Geologia Costeira e Oceacircnica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (Notas teacutecnicas) n6 28p dez 1993
CASAGRANDE A Research on the ATTERBERG limits of soils
Public Roads 13 Washington DC p17-19 1932
CASAGRANDE A Classification and identification of soils
Trasactions ASCE Vol 113 p 901-991 1948
CASAGRANDE A The structure of clay and its importance in
foundation engineering J Boston Soc Civ Engrs Apr p168-209
1932
CASAGRANDE A CARRILHO N Shear Failure of Anisotropic
Materials Boston Soc Of Engns 31 p74-87 1944
CHEN FH Foundations on expansive soils 2ed Amsterdam
Elsevier Science Publications 463p 1988
CHIOSSSI NJ Geologia aplicada agrave engenharia Satildeo Paulo USP ndash
Grecircmio Politeacutecnico p103-110 1979
CLOUGH W SITAR N BACHUS RC Cement sands under static
loading Journal of Geotechnical Engineering 107 6 p799-817 1981
CLOUGH GW SITAR N BACHUS RC RAD NS Cemented
sands under static loading Journal of Geotech Engerg Div ASCE
107(6) p799-817 1981
CLOUGH GW KUCK WM KASALI G Silicate stabilized
sands Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1979 Vol
105 No1 p65-82 1979
COLLINS K McGOWN A The form and function of microfabric
features in a variety of natural soils Geotechnique Vol24 No2
P223-254 1974
COOP MR The mechanics of uncement carbonate sands
Geacuteotechnique 40 No4 p607-626 1990
210
COOP MR ATKINSON The mechanics of cement carbonate
sands Geacuteotechnique 43 No 1 p53-67 1993
COVOLO I PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOacuteLICA DO RIO
GRANDE DO SUL ndash PUCRS ndash ESCOLA POLITEacuteCNICA - ECV-
Apostila de resistecircncia ao cisalhamento de solos tropicais e engenharia de fundaccedilotildees 100p 1996
COSTA FILHO LMF DE CAMPOS TMP Anisotropy of a
gneissic residual soil In IX Panamerican Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering Vina Del Mar v1 p51-61
1991
CRUZ PT 100 barragens brasileiras casos histoacutericos materiais de
construccedilatildeo projeto Satildeo Paulo Oficina de textos 645p 1996
CUCCOVILLO T COOP MR Yielding and pre-failure
deformation of structure sands Geotechnique Vol47 No3 p481-
508 1997
CUCCOVILLO T COOP MR Characterising the elastic response
of very stiff coarse grained soils The Geotechnics of Hard Soils-Soft
Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol1 p 491-496 1998
DALLA ROSA F Comportamento mecacircnico de um solo cimentado
curado sob tensatildeo em ensaios triaxiais Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Porto Alegre RS-BR
104p 2006
DIAS RD Geomecacircnica dos solos lateriticos do sul do Brasil In
Coloacutequio de Solos Tropicais e Subtropicais e suas Aplicaccedilotildees em
Engenharia Civil Porto Alegre ndash RS CPGECUFRGS e CPGECUFSC
Relatoacuterio teacutecnico p96-120 1988
DIAS RD GEHLING MYY Consideraccedilotildees sobre solos porosos
tropicais Porto Alegre Escola de Engenharia da UFRGS (CT-A-
54)59p 1983
DE PK FURDAS B Discussatildeo Geotechnique 23 numero 2 p203-
218 1973
211
DELGADO A Influencia de la trayectoria de las tensiones en el
comportamiento de latildes arcillas expansivas y de los suelos
colapsables en el laboratorio y en el terreno Sevillia Universidad de
Sevillia 564p (Tese de Doutorado) 1986
DESCHAMPSO Memoacuterias da Nossa Terra e Nossa Gente Ediccedilatildeo
do autor Satildeo Pedro de Alcacircntara Santa Catarina 223p 2005
Dicionaacuterio de ciecircncias EXITUS Mirador Internacional Enciclopeacutedia
Britacircnica do Brasil ndash Satildeo Paulo 283p 1978
DOBEREINER L Geotecnia de arenitos brandos Satildeo Paulo
Associaccedilatildeo Brasileira de Geologia de Engenharia 52p (Siacutentese de tese
08) 52p 1987
DOBEREINER Let al Processos de alteraccedilatildeo em rochas argilosas
de algumas formaccedilotildees brasileiras In CBGE 6 COBRANSEG 9
SalvadorAnaisSatildeo Paulo ABGE ndash ABMS 1990v1 p145-162 1990
DONATH FA Strength variation and deformation behaviour in
anisotropic rocks Proceedings of the Inteernational Conference on the
State of Sress in the Earthrsquos Crust 281-297 EdWR Judd American
Elsevier Publishing Company New York 1964
DRUCKER DC Conventional and unconventional plastic response
and representation Applied Mechanics Reviews 41151ndash167 1988
DRUCKER DC GIBSON RE HENKEL DJ Soil mechanics and
work-hardening Theories of plasticity ldquo Transactions ASCE
Vol122 Paper No2864 p338-346 1957
DUPAS JJ PECKER A Static and dynamic properties of sand-
cement Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE 105
p419-436 1979
ESCARIO V SAacuteEZ J The shear strength of partly saturated soils
Geacuteotechnique v36 n3 p453-456 1986
FANG H CHEN WF New method for determination of tensile
strength of soil presented at 50th Annual Meeting o the Highway
Research Board held at Washington DC n345 p62-68 1971
212
FARJALLAT JES Estudos experimentais sobre desagregaccedilatildeo de
rochas basaacutelticas Satildeo Paulo Tese (Doutorado) ndash Instituto de
GeociecircnciasUSP 1971
FARJALLAT JES Relato sobre o tems (desagregabilidade de
rochas e problemas relativos agrave sua aplicabilidade) In SEMANA
PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4 1972 Satildeo Paulo Anais
Satildeo Paulo Assoc Paulista Geol Aplicada p19-54 1972
FERREIRA SRM Colapso e expansatildeo de solos naturais natildeo
saturados devidos agrave inundaccedilatildeo Rio de Janeiro Universidade Federal
do Rio de Janeiro 379p (Tese de Doutorado) 1995
FERREIRA SM FERREIRA MGVX Mudanccedilas de volume
devido agrave variaccedilatildeo do teor de aacutegua em um vertissolo no seminaacuterio de
Pernambuco R Bras Ci Solo p33779-7912009
FLINT RF Glacial and quaternary geology Wiley amp Sons New
York 892p 1971
FELLENIUS W Erdstatische Berechnungen mit Reibung und
Kohaesion (adhesion) und unter Ammahme Kreiszylindrischer Gleitflachen Ernst e Sohn Berlim 1927
FOOKES PG The geology of carbonate soils and rocks and their
engineering characterization and description Proc Int Conf
Calcareous Sediments Perth 2 p787-806 1988
FOOKES PG VAUGHAN PR 1986 A handbook of engineering
geomorfhology Surrey University Press
FREDLUND DG VANAPALLI SK Shear Strength of
unsaturated soils University of Saskatchewan Canada Lake Head
University Canadap329-361 1995
FREDLUND DG MORGENSTERN NR Stress state variables for
unsatured soils Geotechnical Engineering Division ASCE 103GT5
p447-466 1977
FREDLUND DG RAHARDJO H Soil mechanics for unsaturated
soils John Wiley and Sons INC New York 1993
213
GENS A NOVAR Conceptual bases for a constitutive model for
bonded soils and weak rocks Proc Int Symp On GeotechEngergof
Hard Soils-soft Rocks Balkema Rotterdam The Netherlands Vol1 pp
485-494 1993
GENS A Unsatured soils recent developments and applications
Shear Strength Civil Engineering European Courses Programme of
Continuing Educations Barcelona 1993
GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP WORKING
PARTY REPORT The description and classification of weathered
rocks for engineering puposes Quaterly Journal of Engineering
Geology V28 p207-242 1995
GRIM RE Clay mineralogy 2nd Ed McGraw-Hill New-York
596p 1968
GRIM RE Applied clay mineralogy McGraw-Hill New York 422p
1962
GREENWOOD JA WILLIAMSON JPB Contact of nominally
flat surfaces Proc Soc A 295 p300-319 1966
GREENWOOD JA TRIPP JH The elastic contact of rough
spheres JApplMech ASME 34 (1) 153-159 1967
GUERRA AT GUERRA AJ Novo dicionaacuterio geoloacutegico-
geomorfoloacutegico Rio de Janeiro 652pil 1977
HAERIS M SEIPHOORI A The behavior of a limy cement
gravely sand under static loading ndash case study of Tehran alluvion
EJGE VOL13 10p 2008
HAERI SM HAMIDI A The effect of cement contet of shear
behaviour of a cement gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical
Engineering 2005 Vol10 NoE pp XX Tehran 8p 2003
HAERI SM HAMIDI A ASGHARI E HOSSEINI SM TOLL
DG The mechanical behaviour of a cement gravely sand cement
with different cement types Proceedings of 57 th Canadian
Geotechnical Conference Quebec Session 3E 13-20p 2004
214
HAERI SM HOSSEINI SM TOLL DG YASROBI SS
Experimental study of the behaviour of a cement gravely sand
Geothechnical and Geological Engineering Journal Vol23 No5
pp537-560 2005b
HAERI SM YASREBI S ASGHARI E Effects of cementation on
the shear strength parameters of Tehran alluvion using large direct
shear test Proceedings 9th IAEG Congress Durban South Africa 519-
525p 2002
HAMIDI A HAERI SM Critical state concepts for a cement
gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical Engineering Vol10
NoE 1-12p 2005
HASEGAWA H IKEUTY M On the tensile strength of disturbed
soils Symposium on rheology and soil mechanics j Kravtchenko and
PM Sirieys eds Springer- Verland Berlin West Germany p405-
412 1966
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv1 Soil
classification and compaction tests A Halsted Press Book John Wiley
amp Sons 300p 1985a
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv2 Permeability
Shear Strength and Compressibility Tests A Halsted Press Book
John Wiley amp Sons 400p 1985b
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv3 Effective Stress
Tests ELE International Limited Pentech Press London UK 300p
1985c
HERTZ H J Reine und angewandte Mathematik 92 156-171 ( For
English translation see miscellaneous papers ed By Hertz H) Jones and
Schott London Macmillan 1896
HIGASHI RAR Metodologia de uso e ocupaccedilatildeo dos solos de
cidades costeiras brasileiras atraveacutes de SIG com base no comportamento geoteacutecnico e ambiental 486p tese (doutoramento em
engenharia civil) Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis
SC 2006
215
HYPOLITO R Estudo experimental de alteraccedilatildeo intempeacuterica de
diabaacutesios Satildeo Paulo Universidade de Satildeo Paulo (Tese de Doutorado)
103p 1972
HYPOLITO R VALARELLI JV Alteraccedilatildeo experimental de
diabaacutesios In SEMANA PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4
1972 Satildeo Paulo AnaisSatildeo Paulo Associaccedilatildeo Paulista de Geologia
Aplicada p103-122 1972
HOULSBY GT A study of plasticity theories and their application
to soils PhD Thesis University of Cambridge14 482p 1981
HOULSBY GT Critical State Models and Small-Strain Stiffnes
Developments in Theorical Geomechanics Procceedings of the Booker
Memorial Symposium Sydnei 16-17 November Balkema ISBN 90
58091589 p259-312 1982
HOLTZ RD KOVACS WD An Introduction to Geotechnical
Engineering Prenticel Hall Englewood Cliffs New Jersey USA
733p 1981
HUANG JT AIREY DW Properties of artificially cemented
carbonate sand ASCE J Geotech Geoenviron Eng 124(6) p492ndash
499 1998
HUANG JT AIREY DW The manufacture of cement carbonate
soils Research report R631 University of Sydney 8p 1991
HUMMES R A M Compressibilidade e resistecircncia ao
cisalhamento de rejeitos de beneficiamento de carvatildeo mineral em
equipamentos de grandes dimensotildees Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis 187p 2007
IAEG COMISSION ldquo ENGINEERING GEOLOGICAL MAPPINGrdquo
Classificaccedilatildeo of rocks and soils for engineering geology mapping
Part 1 rock and soil materials Bulletin of the International
Association of Engineering Geology Krefeld v19 p364-371 1979
216
ISMAIL MA Strength and deformation behaviour of calcite-
cemented calcareous soil PhD Thesis The University of Western
Australia (submitted) 2000
ISMAIL MA JOER HA RANDOLPH MF Sample preparation
technique for artificially cemented soils ASTM Geotechnical Testing
Journal - June 2000 Issue sandrdquo Proc Int Geological Congress
Beijing China p171-177 2000
ISMAIL M A JOER H A SIM W H RANDOLPH M F Effect
of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil J
Geotech Eng ASCE 128(6) 520ndash529 2002
ISRM Rock Characterization testing and Monitoring ndash ISRM
Suggested Methods Pergamon Press London 211p 1981
INGLES OG FRYDMAN S An examination of some methods for
strength measurement in soils Proceedings fo the forth Australian-
New Zealand Confefrence soil Mechanics and Foundation Engineering
p 213-219 1963
INGLES OG Bonding forces in soils Part3 A theory of tensile
strength for stabilized and naturally coherent soils ldquo Proceedings of
the first conference of the Australian Road Research Board VolI
p1025-1947 1962
JARDINE RJ One perspective of the prefailure deformation
characteristics of some geomaterials Proceedings of international
symposium on pre-failure deformation characteristics of geomaterials
Sapporo p151-182 Rotterdam Balkema 1985
JARDINE RJ SYMES MJ BURLAND JB The measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique v34 p 323-340
1984
JARDINE RJ POTTS DM FOURIE AB BURLAND JB
Studies of the influence of non-linear stress-strain characteristics in soil-structure interaction Geacuteotechnique 36 3 p377-396 1986
JOHNSON KL Contact mechanics Cambridge Uni Press 452p
1985
217
JUSTO JLA DELGADO A RUIZ J The influence of stress-path
in the collapse-swelling of soils at the laboratory In
INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS 5
Adelaide Proceedings p67-71 1984
KENNY TC The influence of mineralogical composition of
residual strength of natural soils Proceedings of Oslo Geotechnical
Conference on the Shear strength Properties of Natural Soils and Rocks
Vol I p 123-129 1967
KARMAKAR S SHARMA J KUSHWAHA RL Critical state
elasto-plastic constitutive models for soil failure in tillage ndash A
review Agricultural and Bioresource Engineering Department and
2Department of Civil asnd Geological Engineering University of
Saskatchewan Saskatoon Saskatchewan Canada S7N 5A9 Volume 46
2004 CANADIAN BIOSYSTEMS ENGINEERING PAG 219-223
2004
KAVVADAS M ANAGNOSTOPOULOS A A framework for the
behaviour of the cement Corint marl In INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON GEOTHECNICAL ENGINEERING OF HARD
SOILS ndash SOFT ROCKS Athens ProceedingshellipRotterdam
AABalkema v1 p577-583 1993
KRISHNAYYA AVG EISENSTEIN Z MORGENSTERN N
Behavior of compacted soil in tension Journal of the geothechnical
engineering divison GT9 ASCE p 1051-1061September 1974
KRISHNAYYA AV G EISENSTEIN Z Brazilian tensile test for
soils CANGEOTECHJVOL11 pp 632-6411974
LADE PV DUNCAN JM Elastoplastic stress-strain theory for
cohesionless soil Journal of the geotechnical engineering division
GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Geotech Engerg Div ASCE 104(12) p1449-
1465 1989
LADEIRA FL MINETTE E A quantificaccedilatildeo da alteraccedilatildeo e da
alterabilidade de rochas In CONGRESSO BRASILEIRO DE
218
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 Belo Horizonte ABGE V3
p351-3581984a
LADEIRA FL MINETTE E Iacutendices fiacutesicos de alteraccedilatildeo na
quantificaccedilatildeo de alterabilidade de rochas In CONGRESSO
BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 1984 Belo
Horizonte Anais Belo Horizonte ABGE v3 p359-366 1984b
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Saxena SK and Lastrico RM(1978) ldquoStatic
properties of lightly cemented sandrdquo Journal of Geotech Engerg Div
ASCE 104(12) p1449-1465 1989
LAFEBER F Soil structure concepts Engineering Geology Vol 1
No 4 pp261-290 1966
LAGOIA R BURLAND JB DELAGE P Pre-yield behaviour of
the Gravina calcarenite at small strains The Geotechnics of Hard
Soils-Soft Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol 2 pp 629-636
1998
LAGOIA R NOVA R A constitutive model for soft rocks In
International Symp On Geotechnical Engineering of Hard Soils ndash Soft
Rocks AthensProceedingshellipRotterdam AA Balkema 1 p625-632
1993
LAMBE WT WHITMAN RV Soil mechanics New York John
Wiley amp Sons 533p 1969
LAMBE TW Soils Testing for Engineers John Wiley amp Sons Inc
The Massachusetts Institute of Technology USA 165p1951
LAMBE TW Methods of estimating settlement Journal of
Geotechnical Engineering Division ASCE P47-71 1964
LEINZ V Guia para determinaccedilatildeo de minerais (por) Viktor Leinz e
Joatildeo Ernesto de Souza Campos 5ordf ed revista e ampliada Satildeo Paulo
Editora Nacional 61p 1974
LEME RAS Dicionaacuterio de engenharia geoteacutecnica ndash Inglecircs-
Portuguecircs Satildeo Paulo 159p 1977
219
LEROUEIL S VAUGHAN PR The general and congruent effects
of structure in natural soils and weak rocks Geacuteotechnique 40 No 3
467-488 Lubliner J Plasticity Theory MacMillan New York 1990
LEROUEIL S MAGNAN JP TAVENAS F Remblais sur argyles
molles Technique et Documentation Lavoisier Paris p1-342 1985
LIU C EVETT JB Soils and foundations 3rded Englewood Cliffs
Prentice Hall USA 465p 1992
LIU C EVETT JB Soil Properties Testing Measurement and
Evalution ndash 3rd The University of North Carolina at Charlotte ed
Prentice Hall Inc New Jersey USA 404p 1997
LORET A ALONSO EE Consolidation of unsaturated soils
including swelling and collapse behavior Geacuteotechnique v30 n4
449-447 1980
LUMB P The properties of decomposed granito Geotechnique
vol12number 3 226-243 1962
MACCARINI M Laboratory Studies of a weakly bonded artificial
soil Ph D Thesis Imperial College of Science and Technology
London UK 323p 1987
MACCARINI M TEIXEIRAVH TRICHEcircS G 1989 Bonding
properties of a residual soil derived from diabase ICSMFE Rio de
Janeiro vol1 pp525-528
MACCARINI M Ensaios triaxiais e cisalhamentos direto de um
solo residual jovem derivado de gneisse Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Pontifiacutecia
Universidade Catoacutelica do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 276p1980
MACCARINI M Algumas consideraccedilotildees sobre a mecacircnica dos solos
residuais Trabalho submetido como parte dos requisitos para
participaccedilatildeo de concurso para Professor Titular da Universidade Federal
de Santa Catarina 98p 1993
MACIEL FILHO CL Introduccedilatildeo agrave geologia de engenharia Editora
da UFSM CPRM Brasilia 1994
220
MACIEL FILHO CL Caracterizaccedilatildeo geoteacutecnica das formaccedilotildees
sedimentares de Santa Maria Rio de Janeiro Universidade Federal do
Rio de Janeiro (Dissertaccedilatildeo de Mestrado) 123p 1977
MALANDRAKI V TOLL D G Drained probing triaxial tests on a
weakly bonded artificial soil Geotechnique London 50(2) 141ndash151
2000
MARSHALL CE The physical chemistry and mineralogy of soils
Vol 1 soil materials Wiley New York 400p 1964
MATSUO S NISHIDA K Physical and chemical properties of
decomposed granite soil grains Soil and foundations Vol8 number 4
10-20 1968
MCDOWELL GR BOLTON MD Micro mechanics of elastic soil
Soils and foundations Japanese Geothechnical Society Vol 41 No6
147-152 Dec 2001
MELLO VFB Quiacutemica colloidal e algumas propriedades das
argilas Revista Politeacutecnica Ano XLVII n 160 Satildeo Paulo p31-37
1951
MELLO V FB Apreciaccedilotildees sobre a Engenharia de Solos aplicaacutevel
a solos residuais Procof the 3rd Southeast Asian Conference on Soil
Engineering Traduccedilatildeo n9 da ABGE p489-494 1973
MELLOW M HAWKES I Measurement of tensile strength by
diametral compression of discs and annuli Engineering Geology
Vol5 No3 Oct pp173-225 1971
MENEZES RS DOBEREINER L Estudo da alterabilidade de
siltito maciccedilo da Formaccedilatildeo Rio Bonito ndash Santa Catarina Solos e
Rochas Satildeo Paulo v14 (1) p41-54 1991
MENDONCcedilA MB Comportamento de solos colapsiacuteveis da regiatildeo
de Bom Jesus da Lapa ndash Bahia Dissertaccedilatildeo de Mestrado
Universidade Federal do Rio de Janeiro 270p1990
MITCHELL JK Fundamentals of soil behaviour New York USA
Ed John Wiley amp Sons 422p 1976
221
MICHELL JK SOLYMAR ZV Time-dependent strength gain in
freshly deposited or densified sand J Geotech Div AmSoc Civ
Engrs 110 GT11 1559-1576 1984
MURTHY VNS Geotechnical Engineering Principles and
Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering Marcel
Dekker Inc New York 1029p 2003
NEWMAN DA BENETT DG The effect of specimen size and
stress rate for tha brazilian test ndash A statical analyses Rock
mechanics and rock engineering vol23 pp 123-134 1990
NOGAMI JS VILLIBORDF Identificaccedilatildeo expedita dos grupos de
classificaccedilatildeo MCT para solos tropicais X Congresso Brasileiro de
Mecacircnica dos Solos e Engenharia de Fundaccedilotildees v4 Foz do Iguaccedilu
PR ABMSP1293-1300 1994
OBERT L DUVALL WI Rock Mechanics and the Design of
Structure in Rock John Wiley and Sons New York pp94-98 1967
ODA M Initial fabrics and relations to mechanical properties of
granular material Soils and foundations Vol12 No1 p17-36 1972
ODA M KONISHI J Microscopic deformation mechanics in
granular materials in simple shear Soils and Foundation v14 n4
p25-38 1974
OrsquoROURKER TD CRESPO E Geotechnical properties of
cemented volcanic soil ASCE J Geotech Eng Div 114(10) p1126ndash
1147 1988
PARCHER JV MEANS RE Physical properties of soils Charles
Merril 464p 1964
PASTORE EL Maciccedilos de solos saproliacuteticos em fundaccedilatildeo de
barragens de concreto-gravidade Tese de Doutoramento EESatildeo
CarlosSP 1992
POULOS HG The mechanics of calcareous sediments Proc 5th
Aust NZ GeomechConf Sydney p8-41 1989
222
POULOS HG DAVIS EH Elastic solutions for soil and rock
mechanics John Wiley New York 411p 1974
PRADO H Solos do Brasil gecircneses morfologia classificaccedilatildeo e
levantamento 2ed ver E ampl - Piracicaba 2001
PRIETTO P D M Estudo do comportamento mecacircnico de um solo
artificialmente cimentado Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia) ndash
Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universidade Federal do
Rio Grande do Sul Porto Alegre 150p1986
PRIETTO P D M Comportamento tensatildeo-dilatacircncia de solos
cimentadosuma abordagem teoacuterico experimental Tese (Doutorado
em Engenharia) PPGEC Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre230p 2004
PREacuteVOST JH HOumlEG K Soil mechanics and plasticity of strain
softening JOURNAL OF THE GEOTHECNICAL ENGINEERING
DIVISION 25 11157 GT3 MARCH No2 259-278 1975
PUZRIN AM BURLAND JB A logarithmic stress-strain function
for rocks and soils Geacuteotechnique 46 No 1 157-164 1996
RAIMUNDO H A Aspectos Geoteacutecnicos e Pluviomeacutetricos
Associados a Instabilidade de Encostas em Florianoacutepolis
Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash Escola de Engenharia
Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universiade Federal
de Santa Catarina 325p 2002
REIS RM Comportamento Tensatildeo-Deformaccedilatildeo de dois Horizontes
de um Solo Residual de Gnaisse Tese (Doutorado) ndash Escola de
Engenharia de Satildeo Carlos ndash Universidade de Satildeo Paulo 198p 2004
REIS RM AZEVEDO RF Anisotropic Study of Residual Soil
Based on Cubic Triaxial Test Results In XI PANAMERICAN
CONFERENCE OF SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS
ENGINEERING 1999 Foz do IguaccediluV1 P141-146
ROSCOE KH The influence of strains in soil mechanics 10th
Rankine Lecture Geotecnique London England Vol20 No2 p129-
170
223
ROSCOE KH BURLAND JB On the generalized stress-strain
behavior of Wet clay Engineering Plasticity JHeyman and FA
Leckie EdsCambridge University Press Cambridge England pp535-
609 1968
ROSCOE KH SCHOFIELD AN WROTH CP On the yielding
of soilsrdquo Geotechnique London England Vol8 No1 pp22-52 1958
ROWE P W The stress dilatancy relation for static equilibrium of
an assembly of particles in contact Proc R Sot 269A 5OG-527
1962
ROWE P W The relation between the shear strength of sands in
triaxial compression plane strain and direct shear GPotechnique 19
No 1 75-86 1969
ROWE P W Theoretical meaning and observed values of
deformation parameters for soil In Stress strain behaviour of soils
pp 143-194 (ed R H GParrv) London Foulis 1972
ROWE PW The relevance of soil fabric to site investigation
pratice Geotechnique Vol22 No2 pp 195-300 1972
ROUAINIA M WOOD M A kinematic hardening constitutive
model for natural clays with loss of structure Geotechnique 50 (2)
p153-164 2000
SALGADO R BANDINI P KARIM A Shear Strenght and
Stiffness of Silty and Sand Journal of Geothecnical and
Geoenvironmental Engineering ASCE 126(5) p451-462 May 2000
SANDRONI SS Sampling and testing of residual soils in Brazil In
sampling and testing of residual soils A Review of International
Practice Ed Brand E W and Philipson H B Scorpion Press Hong
Kong p31-50 1985
SANDRONI SS Stress relief effects in gneissic saprolitic soils 1st
Int Conf In Geom In Trop Later and Saprol Soils Vol 3 290-296
Brazil 1985
224
SANGREY DA Naturally cement sensitive soils Geacuteotechnique
v22 n1 p139-152 1972
SANTOS GT Integraccedilatildeo de informaccedilotildees pedoloacutegicas Geoloacutegicas e
Geoteacutecnicas Aplicadas ao Uso do Solo Urbano em Obras de
Engenharia Tese (Doutorado em Engenharia Civil) ndash Escola de
Engenharia Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS 209p
1997
SANTOS GIT DIAS RD Cadastro Geoteacutecnico dos Solos do
Municiacutepio de Florianoacutepolis ndash SC Inc II Congresso Brasileiro de
Cadastro Teacutecnico Multifinalitaacuterio p77-84 1996
SAXENA SK LASTRICO RM Static properties f lightly-cement
sand Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1041449-
1464 1978
SCHENCK H Theories of engineering experimentation Third
edition Hemisphere Publishing Corporation New York USA 302p
1979
SCHOFIELD AN WROTH CP Critical State Soil Mechanics
London McGraw Hill 310p 1968
SCHOFIELD PR The pf of water in soil Transactions of the 3rd
International Conference on Soil Science Oxford p37-48 1935
SCHREIMER HD Volume change of compacted highly plastic
African clay Ph D Thesis Imperial College University of London
313p 1988
SCHMERTMANN JH OSTERBERG JO An experimental study
of the development of cohesion and friction with axial strain in
satured Cohesive Soils Proc ASCE Research Conference on the Shear
Strength of Coesive Soils Bouder Colipp 643-694 1960
SCOTT CR An Introduction to soil mechanics and foundations
Applied Science Publishers Ltda 3 ed London 406p 1980
225
SEED HB WOODWARD RJ LUNDGREN R Fundamental
aspects of the ATTERBERG limits Journal Soil Mechanics and
Fondations Division ASCE Vol90 NoSM 6 pp 75-105 1964b
SHANKERNB KRISHNAVS Laboratory Studies on Shear
Strength of Expansive Clays Proc Ind Geothec Conf
Vishakhapatnam DecVol 1 p155-158 1989
SIM WH Artificially cemented calcareous soil a comparative
study Undergraduate HonoursThesis The University of Western
Australia 1999
SIMONS NE MENZIES BK Introduccedilatildeo agrave engenharia de
fundaccedilotildees Traduccedilatildeo Luciano JMoraes Jr Rio de Janeiro Editora
Interciecircncia 199p 1981
SMITH GN Elements of soil mechanics Sixth edition Oxford BSP
PROFESSIONAL BOOKS London UK528p 1990
SKEMPTON AW The pore-pressure parameters A and B
Geacuteotechnique 4 No 4 143-147 1954
SKEMPTON AW Significance of Terzaguirsquos Conference of
effective stress in from Theory to practice in soil mechanics pp 42-53
Wiley New York 1960a
SKEMPTON AW Effective stress in soils Conference and Rocksrdquo
Proceedings of Conference on Pore pressure and suction in soils
Butterworths London pp 4-16 1960b
SOARES JMD BICA AVD BRESSANILA MARTINS FB
1994 Mediccedilatildeo local de deformaccedilotildees utilizando sensores de efeito
Hall Solos e Rochas v17 n3 p183-188
SKINNER A E A note on the influence of interparticle friction on
the shearing stress of random assembly of spherical particles
Geacuteothecnique v19 p150-157 1969
SOWERS GF Engineering properties of residual soils derived from
igneous and metamorphic rocks 2nd Pan AmConf on Soils Mech
And Found EngVol I 39-62 1963
226
TARBUK EJ LUTGENS FK TASA D Earth An introduction to
Physical Geology New Jersey Prentice Hall 752p 1996
TEIXEIRA W et al Decifrando a terra Satildeo Paulo Oficina de textos
2000 Reimpressatildeo 557p 2001
TERZAGHI K The shearing resistance of satured soils Proceedings
of the 1st International Conference on Soil Mechanics Cambridge v1
p54-56 1936
TERZAGHI K Theorical soil mechanics 1 ediccedilatildeo John Wiley and
Sons New York 510p 1943
TERZAGHI K Stress conditions for the failure of saturated
concrete and rock Proc AmerSocTesting Materialsv45 p777-801
1945
TERZAGHI K PECK RB MESRI G Soil mechanics in
engineering practice 3 rd EdWilley-Interscience 659p 1996
TSCHEBOTARIOFF GP Fundaccedilotildees estruturas de arrimo e obras
de terra MC-Graw Hill do Brasil237p 1978
TSCHEBOTARIOFF GP WARD ER DE PHILLIPPE AA 1953
The tensile strength of disturbed and recompacted soils Proceedings
of Third Internacional Coference on Soil Mechanics and Foundation
Engennering International Society for Soil Mechanics and Foundation
Engineering Vol 1 pp 207-210
SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA ndash UFPR -
CURSO DE GRADUACcedilAtildeO EM GEOLOGIA -
wwwgeologiaufprbr 2008
GERSCOVICH D UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO ndash UERJ ndash FEN-PGE-CIV- Notas de aula
wwwenguerjbr~denise 2008
URIEL S Brazilian tensile test for soils DiscussionCAN
GEOTECH JVOL11 pp 540-541 1974
227
URIEL S SERRANO AA Geotechnical properties of two
collapsible soils of low bulk density at the site of two dams in
Canary Islands SpainProc 8th ICSMFE vol 22 p251-264 1973
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil Proceedings of the 3rd International
Conference on Soil Mechanics and Foundations Enginnering Zurich
V1p67-71 1953
VARGAS M Origem propriedade e natureza dos solos naturais
indeformados COPPEUFRJ 1970
VARGAS M Introduccedilatildeo agrave mecacircnica dos solos Satildeo Paulo MCGraw-
Hill do Brasil Ltda Edda Universidade de Satildeo Paulo 509p 1977
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil 3 rd ICSMFE Switzerland volI pp 84-
90 1971
VAUGHAN PR Mechanical and hydraulic properties of tropical
lateritic and saprolitic soils particutarly as related to their structure and mineral components First International Conference on
Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils Brasilia Brasil
ABMS Vol3 p231-263 1985
VAUGHAN PR Keynote paper characterising the mechanical
properties of in-situ residual soil Proceedings of the 2nd International
Conference on Geomechanics in Tropical Soils Singapore p469-487
1988
VAUGHAN PR MACCARINI M MOKHTAR SM Indexing the
engineering properties of residual soils Quart J Engng Geol 21 No
1 69-84 1988
VAUGHAN PR KWAN CW Wheathering structure and in situ
stress in residual soil Geacuteotechnique v34 n1 p 43-59 1984
VERRUIJT A Soil mechanics Delft University of technology 315p
2006
228
VERRUIJT A Off Shore soil mechanics Delft University of
technology 204p 2006
VIGGIANI G ATKINSON JH Stiffnes of fine-grained soils at very
small strains Geacuteotechnique 45 (2) 249-265 1995
WALLACE KB Structural behaviour of residual soils of the
continually wet highlands of Papua New Guine Geotecnique Vol 23
number 2 203-218 1973
WESLEY LD Geotechnical engineering in residual soils John
Wiley amp Sons Inc New Jersey USA 272p 2010
WOOD DM Soil behavior and critical state mechanics Cambridge
University Press Cambridge UK 462p 1990
WOOD D M Soils Behaviour and Critical State Soil Mechanics
Cambridge University Press Cambridge United Kingdon 462p 1990
WROTH CP HOULSBY GT Soil mechanics-property
characterisation and analysis procedures Proc 11th Conf Soil
Mech San Francisco 1 1-55 1985
ZIENKIEWICZ OC The finite element method in engnineering
science London Mc-Graw-Hill 521p 1971
ZIENKIEWICZ OC TAYLOR RL The finite element method 4th
ed London Mc-Graw-Hill 733p 1994
RESUMO
BOEHL PEG Algumas observaccedilotildees sobre as propriedades
geoteacutecnicas de solos estruturados derivados de granito da grande
Florianoacutepolis Florianoacutepolis 2011 PPGECUFSC
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geo-mecacircnico de alguns solos naturalmente
estruturados devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Estes solos satildeo de
origem residual oriundos de rocha matildee do clatilde graniacutetico (granito)
comuns na regiatildeo da grande Florianoacutepolis O objetivo principal do
trabalho eacute estudar o comportamento geo-mecacircnico das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas utilizando para isso o ensaio de compressatildeo diametral
(Brazilian test) A campanha laboratorial de ensaios envolveu 27 amostras
naturalmente estruturadas da regiatildeo da Grande Florianoacutepolis com
valores de iacutendice de plasticidade variando na faixa de 0 a 54
Inicialmente mediu-se a perda de massa do solo por imersatildeo em aacutegua
para se conhecer melhor a natureza das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas aleacutem
da caracterizaccedilatildeo dos mesmos Das 27 amostras iniciais apenas 7
permaneceram com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que
permaneceram intactas mediu-se a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes-
inundadas e naturais (6 amostras) Para se medir o valor dos paracircmetros
de resistecircncia ao cisalhamento realizaram-se ensaios de cisalhamento
direto em amostras indeformadas (7 amostras) nas condiccedilotildees inundadas
em dois planos ortogonais entre si concomitantemente analisando a
anisotropia e heterogeneidade Para complementar realizou-se
expansotildees nos solos submetendo o arcabouccedilo soacutelido a presenccedila de
aacutegua nos mesmos planos submetidos ao cisalhamento em amostras
estruturadas e desestruturadas
Foram identificados alguns fatores que alteram as cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas como os desconfinamentos amostragem e o
intemperismo Existem fortes indiacutecios de o intercepto coesivo (448 a
208 kPa) ser anisotroacutepico e maior na direccedilatildeo vertical Diminuir
enquanto as expansotildees aumentam Crescer conjuntamente com o teor de
umidade natural e ser vinculado agrave diferenccedila entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo
natural e apoacutes inundaccedilatildeo O acircngulo de atrito (266 a 416ordm) apresenta-se
com comportamento isotroacutepico dependente do iacutendice de vazios e da
fraccedilatildeo areia A resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28kPa) possui afinidade com o
intercepto coesivo aumentando conjuntamente com o mesmo A
tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios As expansotildees apresentam-se maiores e mais lentas
na direccedilatildeo horizontal do que na vertical sendo que as estruturadas satildeo
bem menores do que as desestruturadas
As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees satildeo maiores na direccedilatildeo vertical do que na horizontal
portanto satildeo mais preservadas proporcionando estruturaccedilatildeo do
arcabouccedilo soacutelido neta direccedilatildeo Apesar do aspecto taacutectil-visual
heterogecircneo dos solos em estudo estes se apresentaram com
comportamento bem mais isotroacutepico do que se esperava
Palavra-chave solos residuais e cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
resistecircncia ao cisalhamento e resistecircncia agrave traccedilatildeo anisotropia e
heterogeneidade
ABSTRACT
BOEHL PEG Some observations on the geotechnical properties of
soils derived from structured granite of Florianoacutepolis Florianoacutepolis
2011 PPGEC UFSC
This paper presents some considerations on the geo-mechanical
behavior of some naturally structured soils due to cementations between
particles These soils are of residual origin coming from the clan
granitic bedrock (granite) common in the region of Florianopolis The
main objective of the work is to study the behavior of the geo-
mechanical cementations between particles making use of the diametral
compression test (Brazilian test)
The campaign laboratory involved 27 test samples of naturally
structured region of Florianoacutepolis with values of plasticity index
varying in the range 0 to 54 Initially we measured the mass loss from
the soil by water immersion to better understand the nature of links
between the particles and characterizing them Of the 27 initial samples
only seven (7) remained unchanged with the solid framework after the
loss of mass by immersion in water (PMI) For these samples that
remained intact was measured traction indirect post-flooded conditions
and natural (6 samples) To measure the value of shear strength
parameters were carried out direct shear tests on soil samples structured
(7 samples) in flooded conditions in two planes orthogonal to each
other simultaneously analyzing the anisotropy and heterogeneity To
complement expansions took place in soils by subjecting solid
framework the presence of water in the plans submitted to shear samples
instructured and unstructured
We identified some factors that change the cementations between
particles such as unconfined sampling and weathering There are strong
indications that the cohesive intercept (448 to 208 kPa) is anisotropic
and larger in the vertical direction Decrease while the expansions
increase Growing together with the natural moisture content and be
linked to the difference between the tensile and after natural flooding
The friction angle (from 266 to 416 deg) appears with isotropic behavior
dependent on the void ratio and sand fraction The tensile strength (2 to
28kPa) has an affinity with the cohesive intercept increasing along with
it The trend is tensile strength decrease with the increase in void ratio
The expansions are presented larger and slower in the horizontal
direction than vertical and the structures are much smaller than the
unstructured
The observations demonstrate the existence of evidence that
cementations are larger in the vertical direction than horizontally so
they are better preserved providing the framework structure solid
Although the tactile-visual aspect of heterogeneous soils under study
they presented with much more isotropic behavior than expected
Keyword residual soils and cementations between particles shear
strength and tensile strength anisotropy and heterogeneity
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)33
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)36
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)36
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana Fonte Adaptado de
Atkinson (1996)38
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos
residuais38
Figura 6 - O tipo e a intensidade do intemperismo Fonte Teixeira et al
(2001)41
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios Fonte Teixeira et al (2001)42
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)43
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)47
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel de solos tropicais Fonte Cruz (1996)50
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)52
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)53
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III Fonte Maccarini
(1987)55
Figura 14 - Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini
(1992)56
Figura 15 - Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)59
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira
(2009)60
Figura17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento63
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)65
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilotildees devidas agrave
calcita em (b) devidas agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)66
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)67
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974) 68
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Cruz
(1996)69
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura Fonte
Adaptado de Collins e MCGown (1974)70
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilotildees
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)71
Figura 25 - Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1977) Maccarini (1993) e Reis (2007)72
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees Fonte Atkinson
(1991)73
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Maccarini (1992)74
Figura 28ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a pressatildeo
no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua Fonte Cruz (1996)78
Figura 29 ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Fredlund e Rahardjo (1993)79
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)80
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturadas
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios (σrsquoe) Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)84
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson (1993) a)
Trajetoacuteria de tensotildees b) Espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo Fonte Coop e
Atkinson (1993)85
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz
(1996)90
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA93
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9
(direita)94
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira Fonte Atkinson
(1996)95
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)97
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptado do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)98
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)99
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)100
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)101
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)102
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005) 102
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr) 103
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal104
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C105
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C105
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos
aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados107
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C107
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24109
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os solos
A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios pela
massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20110
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19111
Figura 53 ndash Foto Solo A9112
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao solo A2
sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo de Satildeo
Pedro de Alcacircntara vista lateral113
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central113
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda114
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal114
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3 A14 e
semelhantes ao entorno da rocha matildee115
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9 (esquerda)116
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)117
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)118
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura119
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito e grande quantidade de materiais
granulares121
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva122
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe123
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1124
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma matriz
granular grosseira e riacutegida 125
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda126
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da estrutura de
contenccedilatildeo127
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 pertencente ao horizonte
B coberto por lona preta na Figura 69127
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7 A15 pertencentes
ao horizonte C128
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee128
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita 129
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental131
Figura 75 - Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)133
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada (A1SPA)
e a direita rejeitada (A3SPA)136
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas137
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo (esquerda) e
lateral (direita)137
Figura 79 - Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)139
Figura 80 ndash Expansatildeo dos solos estruturados nas condiccedilotildees naturais e
estruturadas visatildeo geral141
Figura 81 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 80142
Figura 82 ndash Expansatildeo dos solos reconstituiacutedos agraves condiccedilotildees naturais
(desestruturadas) visatildeo geral143
Figura 83 ndash Visualizaccedilatildeo por regiotildees ampliadas da Figura 82144
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990 146
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados horizontal e
vertical e das expansotildees147
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2149
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11150
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18151
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20152
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21153
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22154
Figura 100 ndash Curvas tensotildees-deformaccedilotildees para os solos estudados
obtidas no ensaio de cisalhamento direto156
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo
diametral157
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio brasileiro
(brazilian test)159
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)160
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A1 A11 A21 e A22)161
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior161
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo162
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os corpos de
prova abertos (A20 A1 e A2)162
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista superior163
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da amostra A1
mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral163
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra
A11164
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas164
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista lateral
(A18)165
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais165
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)166
Figura 115 ndash Corpo de prova A11166
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da amostra
A20 vista de topo167
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do corpo
de prova vista lateral (A20)167
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de planos de
fraqueza (A20)168
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada168
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21
A22)169
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral169
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)170
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural174
Figura 124 - Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)175
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural 175
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto176
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 177
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada 178
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada 179
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural 180
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 181
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural 182
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 183
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg 184
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto 185
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural 186
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia187
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo188
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural189
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos190
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas191
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais192
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais193
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees193
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados194
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)195
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)35
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)52
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)54
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)75
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)76
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)76
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)81
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)82
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)87
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho De Campos (1991)87
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)88
Tabela 12 - Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)88
Tabela 13 - Siacutentese dos resultados obtidos comparando as propriedades
da massa de solo com um plano de fraqueza composto por material
argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)89
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)138
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas148
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas149
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas150
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas151
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas152
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas153
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas154
Tabela 22 ndash Tabela siacutentese com os valores de resistecircncia agrave traccedilatildeo para
os solos selecionados e ensaiados171
Tabela 23 ndash Tabela siacutentese dos resultados Em azul (acima) estatildeo as
amostras selecionadas173
LISTA DE SIacuteMBOLOS
Alfabeto latino
Ar ndash Grau de aeraccedilatildeo
c ch cv ndash Intercepto coesivo interceptos coesivos horizontal e
verticalkPa
crsquo ccim csuc ndash Parcela do intercepto coesivo efetiva parcela do
intercepto coesivo devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas parcela do
intercepto coesivo devido agraves tensotildees capilares kPa
fct ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta kPa
fctf ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo kPa
˚C ndash Graus Celsius graus
P N C ndash Carga carregamento vertical ou perpendicular ao plano
cisalhadokgf ou kN
s ndash Segundos s
cm cmsup2 ndash centiacutemetros centiacutemetros cuacutebicos cm
D ndash Diacircmetro cm
e ei enat ndash Iacutendice de vazios iacutendice de vazios inicial e
naturaladimensional
exp e eh ev - Expansotildees expansotildees horizontais expansotildees verticais
est ndash Estado estruturado
L ndash Comprimentocm ou m
LL ndash Limite de liquidez
LP ndash Limite de plasticidade
qrsquo - Tensatildeo desviadora kPa
prsquo - Tensatildeo normal meacutedia kPa
H ndash Altura cm ou m
IP ndash Iacutendice de plasticidade
Sr ndash Grau de saturaccedilatildeo
u ndash Tensatildeo neutra ou poro-pressatildeo kPa
uandash Tensatildeo no ar kPa
uw ndash Tensatildeo na aacutegua kPa
War uu - Matriz de succcedilatildeo kPa
w wi wnatndash Teor de umidade teor de umidade inicial e teor de
umidade natural
Vi ndash Volume inicial cmsup3
Rsup2 - Coeficiente de determinaccedilatildeo adimensional
Coef Pearsen CPearson ndash Coeficiente de Pearsonhelliphellipadimensional
Alfabeto grego
ε ndash Deformaccedilatildeo
εa εv ndash Deformaccedilatildeo axial
εr εr ndash Deformaccedilatildeo radial
ΔHr ndash Deformaccedilatildeo horizontal no instante (durante) da ruptura
ΔVr ndash Deformaccedilatildeo vertical no instante (durante) da ruptura
ΔV ndash Variaccedilatildeo de volume
Δvvmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo vertical
Δvhmaacutex ndash Expansatildeo maacutexima na direccedilatildeo horizontal
Δt ndash Variaccedilatildeo de tempos
Δtmaacutex ndash Tempo decorrido no instante da expansatildeo maacuteximos
oslash - Acircngulo de atrito internograus
oslashh oslashvndash Acircngulo de atrito interno acircngulos de atrito interno horizontal e
verticalgraus
oslashrsquo oslashcr oslashcv ndash Acircngulo de atrito interno efetivo acircngulos de atrito interno
criacuteticosgraus B - Razatildeo de incremento da resistecircncia ao cisalhamento devido agrave
succcedilatildeograus
γ ndash Peso especiacutefico deformaccedilatildeo cisalhantekNmsup3
γnat ndash Peso especiacutefico naturalkNmsup3
γrsquo γsatndash Peso especiacutefico efetivo e peso especiacutefico saturadokNmsup3
γs ndash Peso especiacutefico secokNmsup3
γg ndash Peso especiacutefico das partiacuteculas ou dos gratildeoskNmsup3
δ ndash Densidade densidade das partiacuteculas ou dos gratildeoshellipadimensional
σtRt ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo kPa
σti σtapi Rti ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadas ou apoacutes
inundaccedilatildeo kPa
σtsat ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees saturadas kPa
σtnat σtntildesatRtnat - Resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturaiskPa
Δσt ΔRt ndash Diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees naturais
e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees inundadaskPa
σ ndash Tensatildeo tensatildeo totalkPa
σrsquo ndash Tensatildeo efetivakPa
σ1 σ2 σ3 ndash Tensatildeo normal principal maior intermediaacuteria e
menorkPa
σn σN ndash Tensatildeo normal resistecircncia agrave compressatildeo simples resistecircncia
uniaxialkPa
σr ndash Tensatildeo normal agrave superfiacutecie cisalhada no instante (durante) da
rupturakPa
cf ndash Resistecircncia agrave compressatildeo simpleskPa - Tensatildeo cisalhante resistecircncia ao cisalhamentokPa
R - Tensatildeo cisalhante no instante (durante) da rupturakPa
Ψ - Acircngulo de dilataccedilatildeograus
λ ndash Paracircmetro de Bishop adimensional
LISTA DE ABREVIATURAS
Siglas e Acrocircnimos
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas
PMI ndash Ensaio de perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada
PUCRS ndash Pontifiacutecia Universidade Catoacutelica do Rio Grande do Sul
LMS ndash Laboratoacuterio de mecacircnica dos solos
UFRGS ndash Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSC ndash Universidade Federal do Estado de Santa Catarina
USP ndash Universidade de Satildeo Paulo
PPGEC - Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais
CAPES ndash Coordenaccedilatildeo de Aperfeiccediloamento do Pessoal de Niacutevel
Superior
CNPQ ndash Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e
Tecnoloacutegico
Termos teacutecnicos
Alfabeto Latino dest ndash Estado desestruturado
g - Gramas
kPa ndash kiloPascais
kN - kiloNewtons
maacutex ndash Refere-se ao valor maacuteximo de alguma variaacutevel
min ndash Refere-se ao valor miacutenimo de alguma variaacutevel
m msup2 msup3 ndash metros metros quadrados metros cuacutebicos
mm mmsup3 ndash miliacutemetros miliacutemetros cuacutebicos
psi ndash libras forccedila por polegada quadrada
r R ndash Refere alguma variaacutevel ao instante de ruptura
v ndash Plano vertical
h ndash Plano horizontal
x y z ndash Coordenadas cartesianas espaciais
Alfabeto grego
Δ ndash Variaccedilatildeo infinitesimal qualquer diferenccedila entre variaacuteveis ou
grandezas
LISTA DE EQUACcedilOtildeES
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2) Fonte
Terzaghi Peck Mesri (1996)78
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4) Fonte Bishop
Alpan Blight Donald (1960))79
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta157
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO31
11 Apresentaccedilatildeo31
12 Justificativa32
13 Objetivos33
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo34
2 REVISAtildeO DE LITERATURA35
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos35
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo
atmosfeacuterico40
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados
por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas51
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos51
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados57
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes
cimentantes e as associaccedilotildees entre partiacuteculas61
233 O comportamento geomecacircnico73
234 A anisotropia e a heterogeneidade86
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL91 31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem91
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)94
33 Os Materiais utilizados na pesquisa96
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geoclimaacuteticas das regiotildees
em estudo96
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara -SPA)100
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1106
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18107
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25108
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21109
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8
A9 A16 A17 A19 e A27110
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e
A14114
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10116
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11117
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22118
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)119
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto
SC401)120
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto
SC401)124
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)126
34 Meacutetodo experimental130
4 ENSAIOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS RESULTADOS134
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg134
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)135
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada138
44 Ensaio de cisalhamento direto145
45 Ensaio de compressatildeo diametral157
5 ANAacuteLISE DOS RESULTADOS172 51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos174
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e
horizontal com as outras variaacuteveis obtidas176
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
vertical e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas185
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis
obtidas187
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas194
6 CONCLUSOtildeES197
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS201
REFEREcircNCIAShellip203
31
1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Apresentaccedilatildeo
O modelo proposto por Karl Terzaghi para a fiacutesica dos solos
saturados a partir da publicaccedilatildeo de ldquoErdbaumechanik auf
Bodenfhysikalischer Grundlagerdquo (1925) se desenvolveu grandemente
para os solos sedimentares compactados e reconstituiacutedos
principalmente devido agrave concentraccedilatildeo dos grandes centros de pesquisa
no hemisfeacuterio norte onde os solos sedimentares satildeo mais comuns Por
outro lado muito pouco para os solos residuais estruturados pela
presenccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito comuns no hemisfeacuterio
sul menos desenvolvido tecnologicamente Vargas (1953)
pioneiramente destacou que os solos estruturados possuiacuteam um
comportamento diferenciado dos solos sedimentares relacionado agrave sua
formaccedilatildeo e estrutura
Neste trabalho apresentam-se algumas consideraccedilotildees sobre o
comportamento geomecacircnico de alguns solos naturalmente estruturados
residuais oriundos de rocha do clatilde graniacutetico (granito) Para isto
realizou-se uma campanha de ensaios laboratoriais com amostras
indeformadas naturalmente estruturadas perfazendo um total de 27
amostras Buscou-se medir e avaliar o efeito das cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas sobre a estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e sobre os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento concomitantemente
pesquisar a anisotropia e a heterogeneidade existentes nestes tipos de
mantos residuais objetivando correlacionar estas variaacuteveis entre si
Para tal realizaram-se ensaios de cisalhamento direto compressatildeo
diametral expansotildees e perda de massa por imersatildeo em aacutegua aleacutem da
caracterizaccedilatildeo Das 27 amostras iniciais apenas 7 permaneceram com o
arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da Perda de Massa por
Imersatildeo em aacutegua (PMI) Para estas amostras que permaneceram intactas
realizaram-se ensaios mecacircnicos compressatildeo diametral (6 amostras)
para medir a traccedilatildeo indireta sob condiccedilotildees poacutes inundadas e naturais
cisalhamento direto (7 amostras) com amostra inundada para medir os
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
32
12 Justificativa
Frequentemente nas regiotildees ao longo da Serra Geral e por toda a
regiatildeo meridional litoracircnea que se inicia no Rio Grande do Sul
passando por Santa Catarina Paranaacute Satildeo Paulo Rio de Janeiro
estendendo-se ateacute o estado do Espiacuterito Santo observam-se taludes e
encostas naturais de solos residuais de granito com alturas
consideravelmente excessivas (gt15m) mas que se manteacutem estaacuteveis
Estes solos quando utilizados geotecnicamente apresentam boas
condiccedilotildees de resistecircncia mecacircnica mas natildeo se comportam bem com a
presenccedila da aacutegua apresentando instabilidades quando submetidos a
grandes chuvas como ocorrido na regiatildeo em dezembro de 1995 1996 e
no draacutestico mecircs de novembro de 2008
Observa-se uma visiacutevel melhoria da resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e da rigidez destes materiais Esta melhoria na
estabilidade destes solos eacute atribuiacuteda aos agentes cimentantes entre as
partiacuteculas que estruturam estes solos melhorando as suas propriedades
mecacircnicas
Atualmente jaacute se conhece muito sobre a formaccedilatildeo e geologia
destes solos poreacutem duacutevidas ainda existem sobre como reagiraacute um solo
residual estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas em termos de
deformaccedilatildeo e resistecircncia ao cisalhamento e como seraacute a estabilidade de
seu arcabouccedilo soacutelido com a presenccedila da aacutegua
Apesar dos solos residuais serem menos problemaacuteticos e ainda
que o criteacuterio de ruptura usual para solos sedimentares o criteacuterio de
Mohr-Coulomb adapte-se perfeitamente bem a estes ainda assim
existem carecircncias de meacutetodos que correlacionem agraves propriedades
mecacircnicas com suas particularidades consequentes da estruturaccedilatildeo
ocasionada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e aspectos geoloacutegicos
como a porosidade inicial Sendo as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas um
dos principais agentes que governam o comportamento mecacircnico dos
solos cimentados entatildeo eacute razoaacutevel supor que os modelos e mecanismos
utilizados para os solos sedimentares natildeo sejam suficientes para prever
o comportamento dos solos residuais
Neste sentido esta pesquisa se justifica pois aleacutem destas
diferenccedilas aqui citadas entre os solos sedimentares e residuais soma-se
a isto uma carecircncia em anaacutelises e pesquisas sobre solos residuais aleacutem
de sua grande importacircncia atual como material de construccedilatildeo devido ao
avanccedilo das regiotildees metropolitanas sobre regiotildees de formaccedilatildeo graniacutetica
33
Uma siacutentese da crescente importacircncia de tais solos estaacute ilustrada
na Figura 1
Figura 1 ndash A importacircncia e a inter-relaccedilatildeo das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e ramos especiacuteficos de estudo da geoteacutecnica Fonte Adaptado
de Prietto (1986)
13 Objetivos
Este trabalho tem por objetivo principal determinar a resistecircncia agrave
traccedilatildeo indireta (σt) utilizando o ensaio de compressatildeo diametral
(BRAZILIAN TEST) em amostras indeformadas representativas de
uma ampla faixa de iacutendice de plasticidade (IP) variando de natildeo plaacutestico
ateacute um valor igual a 54 e sua relaccedilatildeo com as propriedades geoteacutecnicas
dos solos residuais pesquisados principalmente com os paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento e as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Objetiva-se especificamente
- Avaliar a estabilidade do arcabouccedilo soacutelido do solo mediante a
realizaccedilatildeo do ensaio natildeo padronizado de Perda de Massa por Imersatildeo do
Solo em aacutegua destilada (PMI)
- Avaliar as variaccedilotildees volumeacutetricas do solo estruturado na presenccedila da
aacutegua realizando para tal o Ensaio de Expansatildeo do Solo em presenccedila da aacutegua destilada
- Identificar comportamentos anisotroacutepicos e heterogecircneos nas
propriedades dos solos pesquisados analisando conjuntamente os
34
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento utilizando o ensaio de
cisalhamento direto
14 Organizaccedilatildeo da dissertaccedilatildeo
A dissertaccedilatildeo estaacute dividida em seis capiacutetulos organizada da
seguinte maneira
Capitulo 1 ndash Introduccedilatildeo neste capiacutetulo eacute apresentada uma
introduccedilatildeo ao trabalho suas justificativas e os objetivos a serem
alcanccedilados
Capitulo 2 ndash Revisatildeo de Literatura Apresentam-se os conceitos
e os embasamentos teoacutericos fundamentais para os solos residuais
estruturados Estes conceitos satildeo relatados sucintamente segundo uma
extensa revisatildeo bibliograacutefica segundo as principais pesquisas e
conclusotildees realizadas sobre o estado da arte ateacute o momento relacionada
sempre aos paracircmetros mecacircnicos e hidraacuteulicos dos solos residuais e
estruturados comparados aos solos sedimentares com ecircnfase em
especial ao comportamento estruturado ou naturalmente cimentado
Capitulo 3 ndash Materiais Observaccedilotildees Realizadas e Meacutetodo
Experimental Relata-se o programa experimental os materiais
utilizados a regiatildeo de onde estes foram coletados os criteacuterios adotados
e as observaccedilotildees realizadas
Capiacutetulo 4 ndash Ensaios realizados e Apresentaccedilatildeo dos Resultados
Descrevem-se os ensaios e apresentam-se os resultados obtidos
Capiacutetulo 5 ndash Anaacutelise dos Resultados Realiza-se uma anaacutelise
graacutefica e interpretativa das variaacuteveis obtidas com os ensaios realizados
segundo o aspecto do objetivo a ser alcanccedilado
Capitulo 6 ndash Conclusotildees Descrevem-se as conclusotildees realizadas
durante a anaacutelise dos resultados tentando delinear hipoacuteteses a respeito
destas visando principalmente agrave estruturaccedilatildeo dos solos
Capitulo 7 ndash Sugestotildees para trabalhos futuros De forma breve
traccedilam-se algumas recomendaccedilotildees para futuras pesquisas
35
2 REVISAtildeO DE LITERATURA
21 A natureza geoloacutegica e as definiccedilotildees de rochas e solos
A terra ao longo dos seus 45 bilhotildees de anos caracteriza-se por
um complexo ciclo geoloacutegico que apesar de todo o avanccedilo cientiacutefico de
nossos tempos ainda natildeo eacute bem conhecido Muitas vezes estes avanccedilos
parecem trazer mais perguntas do que respostas Pelo que se sabe o
manto terrestre subdivide-se em crosta oceacircnica e continental com
densidade temperatura e pressotildees crescentes da superfiacutecie para o
interior Com raio meacutedio de 8000 km sendo subdividida em nuacutecleo e
manto quimicamente formada por 47 oxigecircnio (O) 28 siliacutecio (Si)
5 ferro (Fe) 20 entre metais alcalinos e outros materiais Ilustra-se
com a Tabela 1 a composiccedilatildeo mineraloacutegica meacutedia de granitos da regiatildeo
sul do Brasil
Tabela 1 - Composiccedilatildeo mineraloacutegica das rochas do clatilde graniacutetico
analisadas nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (SC) Fonte Bevilaqua (2004)
A terra eacute constantemente retrabalhada (Figura 2) pela accedilatildeo
conjunta entre a atmosfera hidrosfera e biosfera tendo como agentes
principais a accedilatildeo conjunta ocasionada pelo intemperismo atmosfeacuterico
vulcanismo movimentos de placas magnetismo diagecircnese efeitos
estes governados pela lei da isostasia global (Figuras 2 e 3) Somam-se
a isto as radiaccedilotildees quedas de corpos celestes e grandes mudanccedilas dos
niacuteveis oceacircnicos e climaacuteticos aleacutem da accedilatildeo humana (GUERRA
GUERRA 1997)
36
Acredita-se que as primeiras rochas provavelmente tenham se originado
de vulcanismos iacutegneas (Figura 2) pertencentes ao clatilde graniacutetico As
diferenciaccedilotildees entre as rochas se datildeo exatamente pela natureza quiacutemica
do magma que tenderaacute a ser aacutecido ou baacutesico devido agraves condiccedilotildees do
meio fiacutesico a que o magma eacute submetido quando liberado intrusivo ou
extrusivo consequentemente pelos posteriores processos de alteraccedilatildeo
atmosfeacuterica sedimentaccedilatildeo e metamorfismo que iratildeo atuar nessa massa
rochosa durante sua vida geoloacutegica (BIGARELLA LEPREVOST
BOLSANELLO 1985)
Figura 2 ndash Interaccedilatildeo geofiacutesica Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
Figura 3 ndash Ciclo da aacutegua Fonte Teixeira et al (2001)
37
A crosta continental (terrestre) com densidade meacutedia de 275
gcm3 de uma forma geral divide-se em uma camada basaacuteltico-
metamoacuterfica interna coberta por uma camada graniacutetico-metamoacuterfica
mais a superfiacutecie associadas agraves rochas sedimentares que por sua vez
satildeo recobertas por material decomposto de origem sedimentar ou
residual de interesse geoteacutecnico Estas massas sofrem accedilatildeo dos
processos de pedogecircnese sedimentaccedilatildeo e metamorfismo
constantemente conforme ilustrado nas Figuras 2 e 3 Tambeacutem eacute muito
comum que a camada basaacuteltica continental aflore na superfiacutecie sem a
presenccedila do granito como ocorre no planalto sul-americano de
formaccedilatildeo mesozoacuteica A crosta oceacircnica eacute bem menos complexa sendo
coberta por sedimentos sobre um assoalho basaacuteltico metamoacuterfico
apresentando composiccedilatildeo mineraloacutegica mais uniforme e estrutura
disposta em camadas enquanto que a composiccedilatildeo quiacutemico-mineraloacutegica
da crosta continental eacute muito mais variada estruturada e complexa
(TEIXEIRA et al 2001 )
As rochas conjuntamente com os solos que satildeo o produto da
accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico sobre estas constituem a crosta
terrestre Esta interaccedilatildeo pode ser observada simultaneamente nas
Figuras 2 e 3 (MACIEL FILHO 1994)
A definiccedilatildeo de solos depende do ponto de vista e do interesse
portanto possui sentido amplo Para o engenheiro civil e muitas vezes
para o geoacutelogo se define os solos como o produto remoto ou imediato
da alteraccedilatildeo das rochas portanto da accedilatildeo conjunta da decomposiccedilatildeo
quiacutemica e da desintegraccedilatildeo fiacutesica causada pelos agentes fiacutesico-
quiacutemicos geoloacutegicos e bioloacutegicos de alteraccedilatildeo e transporte
atmosfeacutericos consequentemente do remanejo e da organizaccedilatildeo das
camadas superiores da crosta terrestre e por fim da accedilatildeo do homem
Poderatildeo ser naturais ou artificiais Os solos podem ser escavados com o
uso de paacute picareta ou escavadeiras natildeo sendo necessaacuterio portanto o uso
de explosivos Segundo Terzaghi Peck e Mesri (1996) o solo eacute um
agregado natural de partiacuteculas minerais que pode ser separado por meios
suaves tais como agitaccedilatildeo em aacutegua Rocha ao contraacuterio eacute um agregado
de minerais ligados por fortes e permanentes forccedilas que em geral para
ser desagregado eacute necessaacuterio o uso de ferramentas especiais e
explosivos Rocha eacute o material resultante da associaccedilatildeo heterogecircnea de
minerais que por diferentes motivos geoclimaacuteticos acabam ficando
intimamente unidos constituiacutedos principalmente de bioacutexido de siliacutecio
(SiO2) na forma mineraloacutegica de quartzo e feldspato Para Dobereiner
(1987 1990) a rocha eacute o material que possui resistecircncia agrave compressatildeo
simples maior do que 15 MPa incluindo as rochas satildes brandas e
38
alteraccedilotildees de rochas e os solos os materiais que possuem resistecircncia agrave
compressatildeo simples menor do que 15 MPa incluindo os solos
extremamente duros e compactos O solo eacute constituiacutedo por um sistema
trifaacutesico como ilustrado na Figura 5 subdividido em partiacuteculas soacutelidas
(S) fluido constituiacutedo por aacutegua e ar (A) portanto eacute um sistema
particulado e o estudo de seu comportamento pertence aos domiacutenios da
mecacircnica do natildeo contiacutenuo ilustrado na Figura 4 (LAMBE
WHITMANN 1969) Fredlund e Morgenstern (1977) sobre o ponto de
vista natildeo saturado consideram os solos como um sistema de quatro
fases constituiacutedo por ar aacutegua partiacuteculas e interface ar-aacutegua Na Figura
5 ilustra-se o arcabouccedilo soacutelido hipoteacutetico de um solo residual
estruturado por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
Figura 4 ndash O conceito de Mecacircnica newtoniana
Fonte Adaptado de Atkinson (1996)
As partiacuteculas soacutelidas poderatildeo ser macroscoacutepicas ou
microscoacutepicas Quando em contato formam o arcabouccedilo soacutelido Ao seu
redor existem os vazios intersticiais que poderatildeo estar preenchidos
totalmente ou parcialmente por aacutegua e ar
Figura 5 ndash Hipoacutetese teoacuterica do arcabouccedilo soacutelido para os solos residuais
39
Nos vazios entre as partiacuteculas poderatildeo ainda existir substacircncias ali
depositadas que agregam as partiacuteculas proporcionando uma
estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido estas abstraccedilotildees podem ser
visualizadas na Figura 5 Para a formulaccedilatildeo da hipoacutetese da Figura 5
partiu-se de estudos como Wallace (1973) De e Furdas (1973) Collins
e MCGown (1974) Holtz e Kovacs (1981) e Maccarini ( 1987 1989)
O problema geoteacutecnico dos solos resume-se no controle das
seguintes variaacuteveis mecacircnicas Resistecircncia ao cisalhamento
compressibilidade e Hidraacuteulica A natureza das partiacuteculas e a
permeabilidade dos solos governam o comportamento da aacutegua de seus
vazios (LAMBE WHITMANN 1969) Sempre que se estabeleccedila um
fluxo de aacutegua ou de ar o estado inicial do solo se modifica (CRUZ
1996)
Faz-se uma breve revisatildeo conceitual sobre o comportamento
geral dos solos sedimentares (sedimentary framework)
Os solos sobre o ponto de vista teoacuterico e claacutessico de Terzaghi
(1943) segundo o conceito de matriz dominante de origem sedimentar e
estado saturado satildeo subdivididos em areias ou argilas puras As areias
puras satildeo os materiais em que as propriedades geomecacircnicas dependem
do atrito interno arranjo espacial entrosamento e rolamento entre
partiacuteculas se comportando fisicamente sobre condiccedilotildees drenadas e
deformaccedilotildees elaacutesticas independentes do tempo (ROWE 1962 1969
1972 BOLTON 1979 1986 ODA KONISHI 1974) As argilas puras
caracterizam-se em possuir aacutegua aderida as partiacuteculas que gera por sua
vez uma coesividade argilo-mineral entre partiacuteculas originada por
forccedilas fiacutesico-quiacutemicas provenientes do campo de atratividade e repulsatildeo
coloidal Estas mecanicamente apresentam-se sob condiccedilotildees natildeo
drenadas e deformaccedilotildees plaacutesticas dependentes do tempo (ROSCOE
SCHOFIELD WHOTH 1958 GRIM 1968 PREacuteVOST HOumlEG 1975
BURLAND 1990) Os modelos de comportamento mecacircnico destes
solos satildeo distintos O modelo para as argilas tem como mecanismo uma
dependecircncia baacutesica da histoacuteria de tensotildees e da consistecircncia por outro
lado para as areias assume-se um modelo fiacutesico dependente da
densidade inicial de deposiccedilatildeo ou formaccedilatildeo ou seja da compacidade
Tecircm-se ainda as tendecircncias caracteriacutesticas de comportamento mecacircnico
durante a ruptura A contraccedilatildeo de volume consequentemente causando
aumento da tensatildeo na aacutegua (poro-pressatildeo ou tensatildeo neutra) eacute
caracteriacutestico das areias fofas e argilas normalmente adensadas que por
sua vez apresentam ruptura local segundo Terzaghi (1943) E da
tendecircncia agrave dilataccedilatildeo e consequentemente da diminuiccedilatildeo das tensotildees na
aacutegua eacute caracteriacutestica de areias compactas e argilas preacute-adensadas
40
materiais que na praacutetica apresentam ruptura geral (TERZAGHI PECK
MESRI 1996 SKINNER 1969)
Como os solos satildeo materiais em geral extremamente
heterogecircneos e anisotroacutepicos principalmente os solos de origem
residual na praacutetica a resposta de um solo a um carregamento seraacute
devida a interaccedilatildeo entre este complexo sistema variacional formado
pelas suas fases e um acentuado comportamento intermediaacuterio entre a
areia e a argila pura Os solos residuais originados do clatilde graniacutetico
possuem uma presenccedila dominante dos siltes e muitas vezes estatildeo
submetidos a um estado natildeo saturado Esta resposta conjunta eacute que iraacute
governar o seu comportamento para fins de engenharia civil
22 A formaccedilatildeo dos solos e as zonas de intemperismo atmosfeacuterico
Os solos subdividem-se segundo Bigarella Leprevost e
Bolsanello (1985) conforme sua origem em
- Sedimentares ou transportados que formam os perfis e bacias
sedimentares que devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas satildeo predominantes
no hemisfeacuterio norte Admite-se que para as argilas formadas por
sedimentaccedilatildeo a histoacuteria de tensotildees governe seu comportamento
geomecacircnico assim como a densidade para os solos arenosos formados
por deposiccedilatildeo observou Maccarini (1993)
- Residuais que natildeo sofrem accedilatildeo de agentes de transporte
permanecendo ao entorno da rocha matildee formando um manto residual
Devido agraves condiccedilotildees geoclimaacuteticas ocorrem muito no hemisfeacuterio sul
principalmente devido ao calor e umidade caracteriacutesticas deste Os solos
residuais satildeo produzidos em regiotildees onde a velocidade de produccedilatildeo de
material residual eacute superior agrave velocidade com que os materiais satildeo
transportados (Figura 6) Formam um arcabouccedilo soacutelido estruturado com
a possibilidade de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e satildeo muito
influenciados pelos efeitos da coesatildeo aparente pois frequentemente
ocorrem no estado natildeo saturado Seu comportamento geomecacircnico eacute
aparentemente independente da histoacuteria de tensotildees sendo governado
pela estruturaccedilatildeo e formaccedilatildeo geoloacutegica
- Orgacircnicos com presenccedila de material natildeo mineral
Grande parte dos solos residuais encontra-se espalhada entre os troacutepicos
de Cacircncer e Capricoacuternio ou seja em torno da linha do Equador Ao
entorno dos troacutepicos tambeacutem como ao Norte da Ameacuterica do Norte e ao
Sul da Ameacuterica do Sul (SOWERS 1963)
41
Portanto os processos atraveacutes dos quais os solos residuais (solos
intermediaacuterios e siltosos) satildeo formados satildeo totalmente diferentes
daqueles responsaacuteveis pela formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argilas e
areias puras) Formam perfis heterogecircneos e imprevisiacuteveis com grande
variabilidade mineral e condiccedilotildees fiacutesicas (SANTOS 1997) Bevilaqua
(2004) concluiu que as composiccedilotildees dos solos residuais da regiatildeo de
Florianoacutepolis (SC) originaacuterios em geral de rochas graniacuteticas apresentam
grande quantidade de siltes fraccedilatildeo de areia natildeo muito elevado
composiccedilatildeo quiacutemica natildeo muito variaacutevel e baixo teor de quartzo
Figura 6 ndash O tipo e a intensidade do intemperismo
Fonte Teixeira et al (2001)
A intensidade da exposiccedilatildeo da rocha aos agentes de atividades
intempeacutericas governa a formaccedilatildeo dos solos residuais que por sua vez eacute
interdependente dos processos pedogeneacuteticos Fatores gerais como o
regime de distribuiccedilatildeo das chuvas (Figuras 7 e 8) infiltraccedilatildeo e drenagem
das aacuteguas pluviais natureza das rochas locais descontinuidades
diaclasamento declividade dos taludes variaccedilotildees climaacuteticas como temperatura e ventos (Figura 8) agentes bioloacutegicos como fauna e flora e
a interferecircncia humana satildeo fatores que modificam o processo de
alteraccedilatildeo dos solos aprofundando o manto residual visualizado na
Figura 6 (TEIXEIRA et al 2001) Segundo Farjallat (1972) a alteraccedilatildeo
nos materiais rochosos consiste em diminuiccedilatildeo da resistecircncia com ou
42
sem produccedilatildeo de finos enfraquecimento das caracteriacutesticas de
deformabilidade e um significativo aumento da porosidade e
permeabilidade (Figura 6 e 7)
Taludes iacutengremes clima seco ou chuvas maacutes distribuiacutedas durante
o ano favorecem a desintegraccedilatildeo fiacutesica impulsionando e acelerando os
processos sedimentares e a erosatildeo assim proporcionando condiccedilotildees
desfavoraacuteveis agrave formaccedilatildeo dos solos residuais (MACCARINI 1993)
Por outro lado climas mais chuvosos e com temperaturas altas
favorecem os processos quiacutemicos (Figuras 6 e 8) Segundo Sowers
(1963) as profundidades de solos residuais satildeo muito variaacuteveis e em
nossa regiatildeo estatildeo em torno de 10 a 25 metros com uma velocidade
meacutedia de produccedilatildeo de resiacuteduos entre 10 e 15 cm por cada milecircnio
Teixeira et al (2001) relatam que uma provaacutevel produccedilatildeo de solo
residual seja de 20 a 50 metros por milhatildeo de anos para climas mais
agressivos como o nosso As camadas mais superficiais possuem um
tempo de exposiccedilatildeo maior portanto apresentam-se mais intemperizadas
do que as camadas mais profundas (Figura 6) Sendo assim o grau de
alteraccedilatildeo diminui com a profundidade tornando-se cada vez menor
atraveacutes de camadas de transiccedilotildees natildeo abruptas ateacute que eventualmente
atinja-se a rocha matildee em estado satilde (Figura 6)
Figura 7 ndash Intensidade do intemperismo pluviosidade e a produccedilatildeo de
minerais secundaacuterios
Fonte Teixeira et al (2001)
43
Genericamente a accedilatildeo do intemperismo atmosfeacuterico que altera as
rochas subdivide-se nos processos de decomposiccedilatildeo quiacutemica e
desintegraccedilatildeo fiacutesica que geralmente ocorrem com tensotildees efetivas
constantes (weathering) como ilustradas na Figura 8 Estes atuam
simultaneamente e o niacutevel e a distribuiccedilatildeo destes eacute que iraacute desencadear
a intensidade da alteraccedilatildeo dos constituintes mineraloacutegicos das rochas e
pelo menos ateacute aonde se conhece sempre ocorrem de acordo com as
seacuteries de reaccedilotildees de decomposiccedilatildeo de Goumlldich e da ordem de formaccedilatildeo
de minerais de Bowen (TEIXEIRA et al 2001)
Basicamente a decomposiccedilatildeo quiacutemica eacute oriunda das reaccedilotildees
quiacutemicas entre os minerais rochosos e as substacircncias oxidantes reativas
presentes na atmosfera desencadeada principalmente pela aacutegua ( OH 2 )
pelo oxigecircnio ( 2O ) pelo gaacutes carbocircnico ( 2CO ) conjuntamente com
materiais aacutecidos poluiccedilatildeo e outras substacircncias presentes no perfil de
alteraccedilatildeo (Figura 3) Como consequecircncias ocorrem profundas
modificaccedilotildees quiacutemicas e mineraloacutegicas sobre as rochas sobretudo
estruturais principalmente com a formaccedilatildeo de argilo-minerais oxi-
hidroacutexidos de ferro e de alumiacutenio e os silicatos em geral Os processos
quiacutemicos e as reaccedilotildees envolvidas mais comuns satildeo as hidrataccedilotildees
dissoluccedilatildeo hidroacutelise oxidaccedilatildeo e a acidoacutelise (TEIXEIRA et al 2001)
Figura 8 - O papel do clima Fonte Teixeira et al (2001)
44
A desintegraccedilatildeo fiacutesica eacute proveniente das variaccedilotildees volumeacutetricas e
da fragmentaccedilatildeo gradual causada principalmente por expansatildeo e
contraccedilatildeo teacutermica provenientes das mudanccedilas ciacuteclicas na umidade
(Figura 8) que por sua vez transformam a rocha inalterada em material
descontiacutenuo e friaacutevel A heterogeneidade das rochas faz o maciccedilo se
comportar segundo diferentes coeficientes de dilataccedilatildeo teacutermica
provocando deslocamento relativo entre os cristais rompendo a coesatildeo
inicial entre partiacuteculas (coerecircncia) sendo um fator acelerador desta
desintegraccedilatildeo Outros aspectos que influenciam satildeo as alteraccedilotildees de
volume da aacutegua dentro das descontinuidades da rocha e principalmente
as formaccedilotildees de novos cristais que provocam esforccedilos expansivos
dentro destas descontinuidades aumentando ainda mais a abertura das
fissuras As variaccedilotildees volumeacutetricas tambeacutem ocorrem devido ao
desconfinamento das rochas que por ascendecircncia ou soerguimento
sofrem aliacutevio de tensotildees confinantes expandindo ocasionando por sua
vez aumento nas descontinuidades denominado muitas vezes de junta
de aliacutevio Portanto a desintegraccedilatildeo eacute causada principalmente pelos
agentes geoclimaacuteticos como a temperatura radiaccedilotildees umidade e
ventos sendo geralmente crescente em direccedilatildeo agrave superfiacutecie como
ilustrado conjuntamente nas Figuras 6 7 e 8 (TEIXEIRA et al 2001)
As rochas graniacuteticas sofrem alteraccedilatildeo e esfoliaccedilatildeo esferoidal
onde as arestas e os veacutertices dos blocos angulosos expostos ao
intemperismo sofrem maior ataque do que as faces o que resulta na
formaccedilatildeo de blocos arredondados como os matacotildees e aumento
significativo da superfiacutecie especiacutefica exposta ao intemperismo
(TEIXEIRA et al 2001) Haacute uma regra geral em quiacutemica pura que diz
quanto maior for agrave superfiacutecie de contato entre dois reagentes mais
raacutepida seraacute a reaccedilatildeo Desta forma podemos imaginar um cubo com 1cm
de aresta que teraacute a superfiacutecie de contato de 6cmsup2 submetidos ao
intemperismo Se cortarmos esse cubo ao meio teremos 8 cmsup2 de
superfiacutecie de contato para o mesmo volume de rocha e assim
sucessivamente pode-se observar que quanto mais fraturada estaacute a
rocha mais faacutecil se torna sua decomposiccedilatildeo (MACIEL FILHO 1994)
Eacute importante ressaltar que a erosatildeo natildeo eacute um processo de
intemperismo e sim um complexo fenocircmeno de transporte de partiacuteculas
(MACIEL FILHO 1994)
Os feldspatos satildeo quimicamente mais reativos e fracos e
fisicamente pouco resistentes por isso satildeo os primeiros minerais a
sofrer transformaccedilatildeo desintegrando-se e decompondo-se ocasionando a
fragmentaccedilatildeo gradual das partiacuteculas formando os filossilicatos Este
processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos residuais do clatilde
45
basaacuteltico e em menor escala tambeacutem presente na formaccedilatildeo do manto
residual graniacutetico (LEINZ 1974)
Ao contraacuterio o quartzo eacute um mineral muito resistente agrave
decomposiccedilatildeo poreacutem sofre uma accedilatildeo moderada da desintegraccedilatildeo
fragmentando-se Por isso seus fragmentos permanecem quimicamente
muito pouco alterados Estes fragmentos conservam-se presentes em
todo o processo de alteraccedilatildeo residual da rocha Suas alteraccedilotildees formam
os silicatos Este processo eacute dominante durante a formaccedilatildeo dos solos
residuais do clatilde graniacutetico e em menor escala tambeacutem presente na
formaccedilatildeo do manto residual basaacuteltico (LEINZ 1974)
Por outro lado ao mesmo tempo em que ocorre o processo de
alteraccedilatildeo dos materiais ocorrem tambeacutem processos de agregaccedilotildees entre
as partiacuteculas principalmente devido aos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas muito comuns nos solos tropicais e subtropicais como a
iluviaccedilatildeo e a lixiviaccedilatildeo
Estes processos em geral atraveacutes de hidroacutelise e desidrataccedilatildeo depositam
substacircncias soluacuteveis com poder aglutinante dissolutos em aacuteguas que
infiltram percolam e drenam o perfil de alteraccedilatildeo por fim se
depositando nos vazios ociosos dos solos presentes nesta zona de
influecircncia ou seja entre as partiacuteculas e ao redor destas Posteriormente
devido a complexas alteraccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas com o passar do tempo
ocorrem cimentaccedilotildees cristalizaccedilotildees e recristalizaccedilotildees destas substacircncias
nestes vazios inclusive com formaccedilatildeo de aglomerados e concreccedilotildees
Estes processos satildeo acelerados por fortes alteraccedilotildees de temperatura
umidade e pressatildeo
Estas variaccedilotildees poderatildeo desencadear um processo denominado de
laterizaccedilatildeo que acabam por aumentar o enrijecimento destas substacircncias
nestes locais (TEIXEIRA et al 2001) Um perfil caracteriacutestico eacute
ilustrado na Figura 10
Conjuntamente com a alteraccedilatildeo e a agregaccedilatildeo ocorre uma
diminuiccedilatildeo gradual das partiacuteculas em direccedilatildeo agrave superfiacutecie denominada
de argilizaccedilatildeo Portanto o processo que transforma uma rocha graniacutetica
que tinha a tendecircncia inicial em formar solos residuais granulares e natildeo
coesivos (argilo-minerais) devido agrave grande quantidade de quartzo em
sua mineralogia por exemplo acaba consequentemente ao longo do
tempo devido a este fenocircmeno reduzindo o tamanho das partiacuteculas em
direccedilatildeo agrave superfiacutecie transformando-as em solo fino com possibilidade
da presenccedila de aacutegua aderida portanto mais coesivo do que o esperado
(TARBUK LUTGENS TASA 1996)
Muitos trabalhos sobre o intemperismo foram desenvolvidos nos
uacuteltimos anos abaixo segue um breve comentaacuterio sobre alguns
46
Muito interessante eacute o trabalho desenvolvido por Vaughan e
Kwan (1984) que tentam explicar a formaccedilatildeo de um solo residual
atraveacutes da teoria do enfraquecimento Esta teoria relaciona as tensotildees de
campo sobre condiccedilotildees de deformaccedilotildees laterais nulas (Ko) ao
intemperismo levando segundo um modelo preacute-estabelecido o material
em estudo de um estado mais soacutelido equivalente ao da rocha matildee ateacute se
tornar extremamente poroso equivalente ao seu solo residual
Farjallat (1972) Menezes e Dobereiner (1991) determinaram
alguns criteacuterios de previsatildeo de formaccedilatildeo de descontinuidades rochosas
utilizando por exemplo ensaios de ciclagem intempeacutericas e
meteorizaccedilatildeo pelo Slake durability test
Hypoacutelito (1972) Hypolito e Valarelli (1972) desenvolveram um
intemperizador de laboratoacuterio Ladeira e Minette (1984ab)
desenvolveram um meacutetodo para estabelecer a alterabilidade e
durabilidade das rochas que acelera o processo de intemperismo
denominado extrator de Soxhtel obtendo os iacutendices de alteraccedilatildeo que
incidem sobre as principais propriedades geomecacircnica dos materiais
inalterados
Os processos de alteraccedilatildeo agregaccedilatildeo argilizaccedilatildeo gleizaccedilatildeo
plintizaccedilatildeo entre outros inclusive muitos ainda desconhecidos estatildeo
muito ligados ao tipo e intensidade dos processos de intemperismo
atmosfeacutericos e pedoloacutegicos locais sendo que muitas vezes ocorrem
simultaneamente (BEVILAQUA 2004)
Segundo a definiccedilatildeo claacutessica de Vargas (1953) no caso dos solos
residuais teriacuteamos segundo um grau de intemperismo e evoluccedilatildeo
pedogeneacutetica decrescente uma divisatildeo do manto de intemperizaccedilatildeo em
camadas superior (maduro) intermediaacuteria e inferior (jovem)
Atualmente se defini o manto residual do clatilde graniacutetico da
seguinte forma
- Solo residual maduro ou pedologicamente horizonte A e B
- Solo residual jovem ou C
- Alteraccedilatildeo de rocha ou RA
- Rocha satilde ou R
47
Figura 9 ndash Comparaccedilatildeo entre algumas proposiccedilotildees de perfis de
intemperismos tiacutepicos do Brasil Fonte Pastore (1992)
Pastore (1992) na Figura 9 traacutes proposiccedilotildees de alguns
pesquisadores
Emanando sobre os raciociacutenios de Vargas (1953) e de Maccarini
(1993) abaixo tentar-se-aacute especificar melhor a constituiccedilatildeo de cada
subcamada - Camada superior ou madura com espessura variaacutevel de 1 a 3
metros eacute a mais alterada onde o elevado grau de alteraccedilatildeo formou uma
grande variedade de minerais reduzindo as cimentaccedilotildees deixando-as
fracas Poreacutem esta camada eacute relativamente riacutegida por sofrer dissecaccedilatildeo
48
devido agrave contraccedilatildeo e coesatildeo aparente provocadas pelo forte calor e a
presenccedila de materiais poucos soluacuteveis como os oacutexidos de ferro e
alumiacutenio que natildeo sofrem lixiviaccedilatildeo permanecendo nos vazios desta
camada por sua vez enrijecendo devido aos efeitos da laterizaccedilatildeo
Devido ao intenso efeito da argilizaccedilatildeo e ao relativo afastamento da
estrutura da rocha matildee possui tecircnues cimentaccedilotildees mas acabam por se
constituiacuterem por partiacuteculas finas que consequentemente poderatildeo provir
coesatildeo devido agrave possibilidade de aacutegua aderida originada pela
atratividade e repulsatildeo coloidal Os solos residuais de granitos e
gnaisses poderatildeo ser constituiacutedos por materiais coesivos classificados
como siltes arenosos e ateacute siltes-argilosos pois muitas vezes possuem
fraccedilatildeo de argila cauliniacutetica Areias pedregulhos e elevada concentraccedilatildeo
de oxi-hidroxiacutedos de ferro e alumiacutenio que geralmente cobrem as
partiacuteculas silto-arenosas dando uma coloraccedilatildeo peculiar forte castanho-
avermelhada e muitas vezes mesclada com outras coloraccedilotildees Devido
ao seu alto grau de intemperismo encontra-se em sua massa pequenos
vazios em forma de bulbos ou filetes que outrora eram preenchidos por
algum material que se decompocircs Portanto sua estrutura possui fracas
cimentaccedilotildees combinada muitas vezes com alta porosidade iacutendice de
vazios elevado e estado natildeo saturado Muitas vezes ocorre a presenccedila de
aacutecidos e materiais orgacircnicos como o plasma argilo-huacutemico que
favorecem a coesatildeo (TEIXERA et al 2001)
- A camada intermediaacuteria eacute constituiacuteda por areias siltosas
granulares com rariacutessima presenccedila de argila com estruturas preservadas
e espessura variaacutevel entre 30 e 40 metros eacute de grande interesse teacutecnico
pois eacute a camada onde a grande maioria das estruturas geoteacutecnicas estatildeo
assentadas Eacute constituiacuteda por misturas de solos com blocos matacotildees e
alteraccedilotildees de rocha Muitas vezes satildeo solos com a aparecircncia da rocha
matildee denominados em geologia de saproliacutetos Estatildeo no estaacutegio
intermediaacuterio ou seja jaacute perderam parte da estruturaccedilatildeo original da
rocha matildee poreacutem ainda natildeo ganharam estruturaccedilatildeo suficiente por
estarem fora da zona de alcance dos fenocircmenos de transporte de
partiacuteculas e dos processos pedogeneacuteticos por isso muitas vezes se
encontram em uma zona talvez inerte com aeraccedilatildeo e natildeo saturada
Devido agrave condiccedilatildeo predominantemente granular e natildeo saturada sobre
forte influecircncia da coesatildeo aparente e com presenccedila de planos de
fraqueza acentuados por microfissuras tornam-se muito susceptiacuteveis a
erosatildeo e extremamente vulneraacuteveis a ocorrecircncia de instabilidades
principalmente pelas variaccedilotildees no teor de umidade (MACIEL FILHO
1994) A coesatildeo verdadeira que ocorre nesta zona eacute devida a
estruturaccedilatildeo quase sempre consequecircncia exclusiva das cimentaccedilotildees
49
entre partiacuteculas Logo a exposiccedilatildeo ou proteccedilatildeo do horizonte
intermediaacuterio (C) e a utilizaccedilatildeo de um sistema de drenagem adequado
para esta regiatildeo (zona) satildeo os principais fatores influentes nos
mecanismos de instabilidades de taludes e encostas para os solos
residuais oriundos do clatilde graniacutetico (Landslide)
- Na camada inferior ou jovem onde o grau de alteraccedilatildeo eacute baixo
mas que pelo menos um de seus constituintes jaacute sofreu alteraccedilatildeo as
estruturaccedilotildees reliquiares oriundas da rocha matildee ainda permanecem com
pouca alteraccedilatildeo dominando as propriedades geomecacircnicas dos solos
contidos nesta faixa deixando portanto as cimentaccedilotildees fortes
proporcionando grande estruturaccedilatildeo no arcabouccedilo soacutelido Logo apoacutes
esta camada tem-se a mudanccedila gradual da sanidade da rocha passando
de alteraccedilatildeo completa agrave moderada subsequentemente rocha pouco
alterada ateacute a rocha satilde (IAEG 1979 GEOLOGICAL SOCIETY
ENGINEERING GROUP WORKING PARTY REPORT 1995 ISRM
1981) Esta sequecircncia de camadas pode ser visualizada na Figura 10
Complementando a narrativa ter-se-ia que aleacutem da lixiviaccedilatildeo que
lava as rochas transportando as partiacuteculas tambeacutem a ocorrecircncia das
iluviaccedilotildees e eluviaccedilotildees que transportam as partiacuteculas atraveacutes das massas
de solos de cima para baixo depositando-as em alguma camada
receptora ainda assim poreacutem de outro modo ocorre neste complexo
sistema que durante as chuvas o niacutevel artesiano da aacutegua aumenta
devido agraves oscilaccedilotildees e flutuaccedilotildees do lenccedilol freaacutetico com isso levando
tambeacutem substacircncias soluacuteveis agora de baixo para cima como uma
ascensatildeo Posteriormente a aacutegua evapora ou volta ao niacutevel freaacutetico
normal muitas vezes deixando depositados estes solutos nos vazios por
onde se infiltrou estes por sua vez prosseguem sofrendo
transformaccedilotildees e tambeacutem poderatildeo estruturar as partiacuteculas A ascensatildeo
poderaacute ocorrer tambeacutem devido a ascendecircncia da aacutegua nos vazios
atraveacutes de forccedilas capilares durante o periacuteodo seco (VAUGHAN
KWAN 1981)
A accedilatildeo conjunta destes processos forma em geral solos
cimentados com estrutura nodular e forte coloraccedilatildeo identificou
Maccarini (1993) Sucintamente as camadas superficiais e superiores
tendem a ser mais homogecircneas e isotroacutepicas comportam-se
similarmente a uma argila sedimentar inorgacircnica de baixa agrave meacutedia
consistecircncia e plasticidade portanto podendo ser analisada facilmente
pela teoria sedimentar para solos saturados observa-se na Figura 10
50
Figura 10 ndash Perfil possiacutevel para solos tropicais Fonte Cruz (1996)
Por outro lado agraves camadas intermediaacuterias e inferiores satildeo muito
heterogecircneas (Figura 10) anisotroacutepicas possuem grande influecircncia das
cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas e da coesatildeo aparente comportando-se diferentemente dos solos sedimentares (MACCARINI 1996)
51
23 O comportamento fiacutesico diferenciado dos solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
231 As propriedades baacutesicas e os iacutendices fiacutesicos
Evidentemente os processos atraveacutes dos quais os solos residuais
satildeo formados satildeo totalmente diferentes daqueles responsaacuteveis pela
formaccedilatildeo dos solos sedimentares (argila e areia) Portanto eacute de se
esperar que estes solos tenham comportamentos geomecacircnicos
diferenciados (MACCARINI 1993)
Para o estudo e entendimento das cimentaccedilotildees presentes nos
solos residuais aspectos como a geologia processos de formaccedilatildeo grau
de intemperismo estruturas reliquiares estruturaccedilatildeo da macroestrutura e
da microestrutura associaccedilotildees entre grupos de partiacuteculas porosidade
inicial sensibilidade alta heterogeneidade e anisotropia devem ser
levados em conta quando estudamos tais materiais (MACCARINI
1989)
Os solos residuais estruturados do clatilde graniacutetico de uma maneira
geral satildeo bem permeaacuteveis possuem iacutendices de vazios considerados
altos devido agrave forte influecircncia da matriz granular consequentemente
sua porosidade inicial alta facilita o fluxo de aacutegua abaixo na Figura 11
seguem valores obtidos por Lumb (1962)
Quando compactados aproximam-se dos valores das argilas
sedimentares na ordem de 710
a 810
cms (MACCARINI 1993) O
arcabouccedilo soacutelido dos solos residuais eacute constituiacutedo por marcante
heterogeneidade presenccedila de fissuras zonas de cisalhamento e domiacutenio
da macroporosidade que por sua vez estabelecem caminhos
preferenciais para a aacutegua muitas vezes se tornando problemas de
condutividade portanto a permeabilidade da massa como um todo eacute
muito variaacutevel
Considerando a grande parcela de silte e um pouco de argila presentes
pode-se considerar sua permeabilidade como intermediaacuteria entre
coesiva e granular Apresentam-se com comportamento semelhante ao
dos solos puramente granulares sedimentares apesar do elevado teor de
finos (SANTOS 1988)
52
Figura 11 ndash Relaccedilatildeo entre o coeficiente de permeabilidade e o iacutendice de
vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)
Tabela 2 - Siacutentese de granulometrias dos solos residuais e da
constituiccedilatildeo mineraloacutegica da rocha matildee obtidas por Santos (1991)
Bastos (1998) Fonte Bevilaqua (2004)
Os solos residuais do granito possuem uma grande variabilidade
textural e mineraloacutegica variando muito entre pedregulhos areias pouca
argila e uma presenccedila marcante do silte como se pode observar na
Tabela 2 que traz em forma de siacutentese estes dados para alguns granitos
comumente encontrados nas regiotildees metropolitanas de Florianoacutepolis
(SC) e Porto Alegre (RS) Muitas teacutecnicas utilizadas para os solos
sedimentares natildeo satildeo boas para os solos residuais como por exemplo a
53
reconstituiccedilatildeo e os procedimentos de granulometria que acabam por
destruir a estruturaccedilatildeo natural destes solos inclusive com quebra de
elementos que deveriam ser considerados como inteiros
Figura 12 ndash Comparaccedilotildees entre a densidade das partiacuteculas de feldspato
e a quebra das mesmas Fonte Matsuo e Nishida (1968)
A quebra de partiacuteculas eacute real pois os feldspatos friaacuteveis (Figura
12 A e B) muito presentes nos solos residuais de granito e gnaisse
quebram sobre pequenos esforccedilos aparecendo fragmentados e menores
do que realmente satildeo naturalmente (BEVILAQUA 2004) Matsuo e
Nishida (1968) estudaram tais efeitos (Figura 12)
Outro problema estaacute na determinaccedilatildeo da real fraccedilatildeo de argila
(Tabela 2) pois a quantidade determinada por microscopia eacute bem maior
do que a estimada pelo ensaio granulomeacutetrico de sedimentaccedilatildeo pois
muitas vezes as partiacuteculas de argila estatildeo fortemente presas agraves
partiacuteculas granulares maiores dificultando a dispersatildeo Na praacutetica
tambeacutem ocorre que muitas vezes quando solicita-se esta massa de solo
para fins de resistecircncia ao cisalhamento e compressibilidade esta acaba
trabalhando conjuntamente como associaccedilotildees e aglomeraccedilotildees
(MITCHELL 1976)
54
Tabela 3 ndash Iacutendices fiacutesicos de amostras indeformadas do horizonte B e
C de solos residuais de granito das regiotildees metropolitanas de Porto
Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Ponta Grossa
Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do
granito Independecircncia
Por estas razotildees o conceito de partiacutecula para os solos residuais eacute
discutiacutevel sobre o ponto de vista sedimentar sendo que devido a estas
particularidades se poderaacute ter uma identificaccedilatildeo classificaccedilatildeo e
estimativa de suas propriedades de uma forma natildeo realista Igualmente
sua estruturaccedilatildeo eacute sensiacutevel ocorrendo amolgamento com facilidade
alterando seu estado original Sua amostragem eacute dificultosa pois
possuem com frequecircncia materiais grosseiros que por sua vez tambeacutem
dificultam a moldagem de corpos de prova em laboratoacuterio Devido a sua
grande heterogeneidade e anisotropia ocorre uma impossibilidade de
obtermos duas amostras de solo em condiccedilotildees de cimentaccedilotildees iguais
Estas foram algumas das razotildees pelas quais Maccarini (1989)
pioneiramente no Imperial College (UK) pesquisou Foram realizados
estudos de laboratoacuterio com amostras cimentadas artificialmente para
simular o comportamento de solos residuais (MACCARINI 1987)
Artificialmente foram controladas as variaacuteveis cimentaccedilotildees porosidade
e granulometria com teacutecnicas especiais para obtenccedilatildeo de amostras
55
artificiais (VAUGAHN MACCARINI MOKHTAR 1988
MACCARINI 1987)
Em siacutentese a tendecircncia do comportamento dos solos residuais eacute
a seguinte segundo autores como Vargas (1971) Sandroni (1985)
Vaughan (1985) Bressani (1990) e Maccarini (1980 1987 e 1993)
- Quanto maior for o grau de intemperismo menor seraacute o tamanho
das partiacuteculas principalmente devido agrave accedilatildeo da desintegraccedilatildeo fiacutesica
portanto a tendecircncia eacute de que os solos mais maduros tenham uma
textura mais fina sendo que concomitantemente devido agrave
decomposiccedilatildeo quiacutemica menor seraacute a densidade Por outro lado a
quebra gradual dos feldspatos friaacuteveis aumenta conjuntamente com o
grau de intemperismo tendendo a diminuir os vazios intragranulares
portanto aumentado agrave densidade das partiacuteculas tal comportamento
observa-se nas Figuras 12 13 e 14
- Apesar de possuiacuterem uma ampla faixa de densidade real para
um mesmo solo eacute de se esperar que quanto maior for o grau de
intemperismo menor seraacute a densidade real das partiacuteculas devido agrave
formaccedilatildeo de vazios intragranulares (Figuras 12 e 13)
Figura 13 - Principais propriedades fiacutesicas em relaccedilatildeo agrave profundidade
para um solo residual de gnaisse das zonas I e III
Fonte Maccarini (1987)
- O intemperismo forma em alguns minerais vazios
intragranulares que se sustentam devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
muitas vezes com forte influecircncia das forccedilas de capilaridade atuantes na
regiatildeo macroporosa como exemplificado nas Figuras 11 13 14 e
56
Tabela 3 que por sua vez alteram a permeabilidade destes solos Eacute de se
esperar portanto que a permeabilidade cresccedila junto com o grau de
intemperismo e que os efeitos de condutividade aumentem em direccedilatildeo agrave
rocha satilde (Figuras 13 e 14)
- O teor de umidade natural iacutendice de vazios e a porosidade
diminuem com o aumento da profundidade sendo que o grau de
saturaccedilatildeo aumenta como se pode observar durante anaacutelise conjunta das
Figuras 14 dos dados obtidos por Vargas (1953) Maccarini (1987)
Figuras 13 e mais recentemente na Tabela nuacutemero 3 siacutentese dos ensaios
de Bevilaqua (2004)
Os limites de Atterberg e o iacutendice de atividade de Skempton
foram idealizados para os solos sedimentares muitas vezes fornecem
valores inadequados quando realizados em solos residuais Pode-se
citar por exemplo aleacutem do preacute-tratamento desestruturante imposto aos
solos para a realizaccedilatildeo dos limites de Atterberg durante o ensaio de
limite de liquidez ocorre o fato de o material deslizar na concha do
aparelho de Casagrande ao inveacutes de fechar a ranhura deformando-se
lateralmente mascarando portanto o resultado obtido
Figura 14 ndash Propriedades fiacutesicas de um perfil de solo residual variando
conforme a profundidade Fonte Vargas (1971) e Maccarini (1992)
Portanto estes ensaios muitas vezes natildeo proporcionam valores
aceitaacuteveis Vaughan et al (1988) propotildee a adoccedilatildeo do ensaio do cone de
penetraccedilatildeo modificado para determinaccedilatildeo do limite de liquidez Este
57
ensaio eacute pouco usado e necessita de estudos visando uma adequaccedilatildeo e
calibraccedilatildeo objetivando sua utilizaccedilatildeo para solos residuais estruturados
Vargas (1971) seguido por Mitchell (1974) posteriormente
Maccarini (1993) destacam os seguintes aspectos sobre os limites de
Atterberg (1911) para os solos residuais
- Para os solos residuais o limite de liquidez diminui com o
aumento da profundidade o que era de se esperar (Figuras 13 e 14)
Com a diminuiccedilatildeo do limite de liquidez (LL) diminui tambeacutem a
tendecircncia do solo agrave expansatildeo Altos valores de plasticidade tornam o
solo com contraccedilotildees cada vez mais altas (VARGAS 1973)
Os solos residuais satildeo em geral parcialmente saturados e porosos
Quando inundados mesmo sob carregamento constante apresentam
variaccedilotildees volumeacutetricas perdendo tambeacutem a componente de coesatildeo
aparente Em geral estas variaccedilotildees volumeacutetricas nos solos satildeo
provocadas pela entrada ou expulsatildeo do ar e da aacutegua dos vazios
principalmente devido a mudanccedilas no teor de umidade Tambeacutem
ocorrem fenocircmenos de colapso estrutural devido a fenocircmenos fiacutesico-
quiacutemicos e remoccedilatildeo das cimentaccedilotildees por algum agente de transporte
(MENDONCcedilA 1990) Da mesma forma do que ocorrem com as
rochas os desconfinamentos que ocorrem in situ liberam as massas de
solos para variaccedilotildees de contraccedilotildees e expansotildees sucessivas Estas
desagregaccedilotildees e a erosatildeo ocorrem nos solos residuais de granito das
regiotildees em estudo provocando instabilidades frequentes nos taludes e
encostas durante fortes chuvas principalmente durante a exposiccedilatildeo do
horizonte residual jovem puramente granular (C)
Portanto estas variaccedilotildees volumeacutetricas dependem diretamente do
teor de umidade inicial do solo conjuntamente com sua densidade
portanto do grau de consistecircncia e compacidade (CHEN 1988)
2311 A tendecircncia agrave expansatildeo dos solos estruturados
A expansatildeo eacute a propriedade que certos solos possuem de sofrer
consideraacutevel variaccedilatildeo volumeacutetrica devido principalmente agraves variaccedilotildees
no teor de umidade e a presenccedila de minerais com propriedades fiacutesico-
quiacutemicas reativas agrave presenccedila de aacutegua Para Chen (1988) os fatores que
contribuem na expansatildeo satildeo divididos em a) intriacutensecos referentes agrave
mineralogia textura e estrutura b) extriacutensecos referentes aos fatores
atmosfeacutericos
Simplificadamente a expansatildeo tende a tracionar a estrutura ligante que
se encontra entre as partiacuteculas e conforme a grandeza e a natureza do
58
material ligante acabam por destruir por total esta estrutura
ocasionando em muitos casos um aumento significativo no volume do
material Na praacutetica muitos problemas em fundaccedilotildees ocorrem por estas
razotildees (SIMONS MENZIES 1981) Portanto eacute de se esperar que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas inibam a tendecircncia de expandir dos solos
inicialmente ateacute certo ponto ou seja ateacute que as cimentaccedilotildees sejam
destruiacutedas por estas A partir deste ponto os solos estatildeo desestruturados
e livres para expandir se ainda existir esta tendecircncia Nos solos
residuais de granito quanto maior eacute o grau de intemperismo mais fracas
satildeo as cimentaccedilotildees e em geral para estes solos as forccedilas expansivas
acabam por destruir facilmente as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas
(VAUGHAN KWAN 1984) Satildeo exceccedilotildees a esta regra os solos
proacuteximos da rocha matildee com pequeno grau de intemperismo onde as
propriedades hereditaacuterias da rocha matildee ainda dominam seu
comportamento e por isso as cimentaccedilotildees satildeo fortes (VAUGHAN
KWAN 1981) Estima-se que pequenas deformaccedilotildees menores do que
1 destruam por total as cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (JARDINE
SYMES BURLAND 1984)
Outro aspecto importante eacute a remoccedilatildeo das tensotildees confinantes in situ
atraveacutes do desconfinamento Os solos tornam-se livres para expandir
acabam por romperem as ligaccedilotildees entre partiacuteculas preacute-existentes
levando o solo a uma irrecuperaacutevel perda de resistecircncia pois mesmo
que as tensotildees se recomponham ainda assim para se recuperar a
estruturaccedilatildeo perdida seratildeo necessaacuterias as mesmas condiccedilotildees tempo e
efeitos fiacutesico-quiacutemicos que as geraram durante a sua histoacuteria geoloacutegica
(CRUZ 1996)
O fenocircmeno de instabilidade volumeacutetrica causado por contraccedilatildeo
expansatildeo ou colapso do arcabouccedilo soacutelido devido agraves mudanccedilas no teor
de umidade estaacute fisicamente associado e complexamente influenciado
por vaacuterios fatores entre os quais se incluem o tipo de solo
condicionantes climaacuteticos e estados de tensotildees (DELGADO 1986
JUSTO et al 1984)
Para os solos sedimentares as expansotildees estatildeo correlacionadas a
altos teores de argila teores de umidade limite de liquidez e iacutendice de
plasticidade alta ficando em torno de 8 para materiais argilosos
sedimentares e insignificantes para arenosos Este modelo e esta ordem
de grandeza natildeo servem para os solos residuais Para os solos residuais
de origem graniacutetica tambeacutem foram identificadas tais tendecircncias de
variaccedilotildees volumeacutetricas associadas a sua condiccedilatildeo natildeo saturada e grande
permeabilidade (SEED WOODWARD LUNDGREN 1964)
59
Ferreira e Xavier Ferreira (2009) como ilustrado nas Figuras 15 e
16 mediram e analisaram as variaccedilotildees de volume causadas pelas
variaccedilotildees no teor de umidade em amostras indeformadas de vertissolos
argilo-siltosos do municiacutepio de Petrolacircndia no estado de Pernambuco
(BR)
Figura 15 ndash Comportamento de variaccedilatildeo da deformaccedilatildeo com o tempo
Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
A Figura 15 subdivide-se em zonas partindo de suas observaccedilotildees
como se exemplifica na zona ldquoardquo haacute pequena alteraccedilatildeo na umidade do
solo jaacute em ldquobrdquo haacute mudanccedila de umidade na periferia do solo em ldquocrdquo
apenas o nuacutecleo central manteacutem a umidade inicial por uacuteltimo na zona
ldquodrdquo haacute mudanccedila de umidade em todo o solo Sobre estas condiccedilotildees
analisam o avanccedilo da frente de umidade
60
Figura 16 ndash Graacuteficos obtidos de deformaccedilotildees volumeacutetricas sobre
diversas condiccedilotildees amostrais Fonte Ferreira e Xavier Ferreira (2009)
Os mesmos autores utilizando os dados da Figura 16 chegaram agraves
seguintes conclusotildees
- A expansatildeo devido ao acreacutescimo de umidade eacute maior para o
solo com menor umidade inicial
- A ordem e a grandeza com que o solo eacute solicitado ou inundado
influenciam o valor da tensatildeo de expansatildeo
- A pressatildeo de expansatildeo a ser considerada no projeto deve ser
aquela que melhor representa a condiccedilatildeo de campo
- Em funccedilatildeo da umidade inicial e da tensatildeo vertical aplicada ao
solo agrave inundaccedilatildeo leva ao aumento de volume (expansatildeo) ou diminuiccedilatildeo
(colapso)
- O conjunto formado pelas curvas de inundaccedilatildeo sob tensatildeo
carregamento em umidade constante e dessecaccedilatildeo sobre tensatildeo
delimitam regiotildees de expansatildeo colapso e contraccedilatildeo
61
232 As particularidades das estruturaccedilotildees os agentes cimentantes
e as associaccedilotildees entre partiacuteculas
A mecacircnica dos solos tradicional desenvolvida para os solos
sedimentares natildeo tem dado uma resposta adequada nas anaacutelises que
envolvem solos estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas havendo
uma carecircncia de modelos representativos e uma grande dificuldade em
separar e comensurar os efeitos das cimentaccedilotildees de outros efeitos que
interferem nas propriedades mecacircnicas
A resistecircncia ao cisalhamento dos solos residuais depende de um
complexo mecanismo de resistecircncia diretamente vinculado agraves parcelas
mobilizadas pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas pelo acircngulo de atrito
interno pela coesatildeo aparente e verdadeira dos solos (Figura 17) Apesar
da expressatildeo geral das resistecircncias e do criteacuterio de ruptura de Mhor-
Coulomb serem na praacutetica adequados aos solos residuais as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas conferem uma estruturaccedilatildeo a estes solos
gerando padrotildees de comportamento que natildeo se enquadram no arcabouccedilo
teoacuterico desenvolvido para os solos sedimentares reconstituiacutedos e natildeo
estruturados (PRIETTO 2004)
Estas cimentaccedilotildees contribuem para o aumento da rigidez
diminuiccedilatildeo dos recalques e na melhoria das propriedades mecacircnicas dos
solos que por sua vez somados a outros agentes de uniatildeo
interpartiacuteculas formam as estruturaccedilotildees nos solos e os solos
estruturados naturalmente (CUCCOVILO COOP 1997) Segundo Gens
e Nova (1993) estes materiais pertencem a uma classe intermediaacuteria
entre a mecacircnica dos solos e das rochas
Por estas razotildees se empregaraacute uma breve tentativa de buscar
uma definiccedilatildeo mais adequada para os solos estruturados por
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
O conceito definido por Bishop (1972) parece mais adequado
para a definiccedilatildeo dos solos estruturados do que o conceito de matriz
dominante muito utilizado para os solos sedimentares saturados
definidos por Terzaghi (1936)
Bishop (1972) definiu o solo coesivo como aquele em que as
forccedilas de uniatildeo interpartiacuteculas contribuem significativamente no
comportamento fiacutesico-mecacircnico do solo
Vaughan (1985 1988) complementa definindo um solo
estruturado como um solo que possui uma componente da resistecircncia e
rigidez que eacute independente da tensatildeo efetiva e porosidade e que se
comporta como se fosse devida agraves conexotildees fiacutesicas entre partiacuteculas
Portanto de uma forma geral a coesatildeo presente nos solos natildeo eacute devida
62
somente aos efeitos fiacutesicos provocados pela presenccedila dos argilo-
minerais no arcabouccedilo soacutelido mas sim tambeacutem causada por todas as
substacircncias ou agentes fiacutesicos que possam promover uniotildees entre
partiacuteculas permanentes ou temporaacuterias (BISHOP SKEMPTON 1950)
Completando esta tentativa de definiccedilatildeo Cruz (1996) lembra que
embora os solos estruturados tenham uma componente de coesatildeo
derivada da cimentaccedilatildeo a mesma deve ser diferenciada da coesatildeo
efetiva do solo que resulta das forccedilas eleacutetricas entre partiacuteculas (Figura
17) porque a segunda eacute reversiacutevel enquanto que a primeira uma vez
destruiacuteda soacute poderaacute se recompor em longo prazo e se os processos
quiacutemico-fiacutesicos semelhantes aos originais vierem a se repetir Estas
definiccedilotildees e as parcelas definidas estatildeo ilustradas de forma graacutefica e
matemaacutetica na Figura 17 partindo da equaccedilatildeo claacutessica das resistecircncias
de Mohr-Coulomb tentou-se separar os principais agentes e seus
mecanismos
Abaixo segue tentativa de ilustraccedilatildeo do comportamento
diferenciado dos solos residuais estruturados
63
Figura 17 ndash Modelo teoacuterico do comportamento mecacircnico dos solos
residuais estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mostrando os
principais agentes intervenientes e os mecanismos de mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento
Legenda
Onde
- Resistecircncia ao cisalhamento
- Tensotildees normal total e efetiva n5 Figura 17
c C ndash Intercepto coesivo
ctotal ndash Coesatildeo total (1+2+3 Figura 17)
ic - Parcela da coesatildeo devida ao efeito i
- Acircngulo de atrito interno do solo (7 4 e 6 Figura 17)
m - Acircngulo de atrito interno mobilizado ( csm ) n5
Figura 17
cs - Acircngulo de atrito interno no estado criacutetico constante do
material n7 Figura 17
- Acircngulo de dilataccedilatildeo do material n6 Figura 17
64
Na Figura 17 objetiva-se uma visualizaccedilatildeo dos diversos fatores fiacutesicos
(1 2 3 4 5 6 7 e 8) intervenientes na mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao
cisalhamento nas condiccedilotildees drenadas e natildeo saturadas e a formaccedilatildeo dos
provaacuteveis mecanismos de cada agente Ainda na Figura 17 em (A) solo
desestruturado portanto sem os efeitos que compotildee o intercepto
coesivo e em (B) estruturado e com a influecircncia das parcelas que
compotildee o intercepto coesivo
Maccarini (1993) lembra que a existecircncia de coesatildeo verdadeira
em solos residuais de granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas Vargas (1953) visa que no arcabouccedilo soacutelido estruturado
de granito as partiacuteculas natildeo estatildeo imersas em um meio viscoso como
no material puramente coesivo mas sim estatildeo ligadas principalmente
pelos ligantes presentes nas arestas ou concentrados nos contatos entre
as partiacuteculas caracteriacutestico do arcabouccedilo soacutelido com permeabilidade
aberta e porosa
As cimentaccedilotildees naturais podem ser encontradas nas mais diversas
formaccedilotildees geoloacutegicas como nos solos residuais areias cimentadas
argilas sensitivas cimentadas solos vulcacircnicos cimentados rochas
brandas alteraccedilotildees de rochas solos artificiais solos tropicais lateriacuteticos
e saproliacuteticos (LAGOIA NOVA 1993) Embora estas estruturaccedilotildees
devidas agraves cimentaccedilotildees possam ser originadas por processos distintos o
modo como estes materiais respondem aos carregamentos segue um
modelo similar (PRIETTO 2004) Estudos recentes revelam que o
comportamento do solo artificial (artificial bonded soil) pode ser muito
similar aos de solos residuais e rochas brandas (MACCARINI 1987)
As cimentaccedilotildees poderatildeo ocorrer tanto nos solos sedimentares
quanto nos residuais poreacutem nos solos sedimentares as cimentaccedilotildees natildeo
estatildeo relacionadas com as estruturas reliquiacuteares da rocha matildee Logo as
cimentaccedilotildees podem resultar de deposiccedilatildeo de substacircncias com poder
cimentante entre os contatos intergranulares de cristalizaccedilotildees
recristalizaccedilotildees formaccedilatildeo de novos minerais ou de complexas ligaccedilotildees
quiacutemicas entre materiais residuais da rocha matildee ou transportados que
coexistam em seu entorno (MITCHELL 1972) Por outro lado nos
solos residuais as cimentaccedilotildees satildeo vinculadas aos resquiacutecios de
estruturas reliquiares da forte coesatildeo ou coerecircncia da rocha matildee
decomposta e desintegrada por agentes de intemperismo naturais
(SANGREY 1972) Por isso para os solos residuais a formaccedilatildeo das
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas eacute muito mais complexa e poderaacute estar
associada tanto agrave formaccedilatildeo de novos minerais como as precipitaccedilotildees
em geral (MITCHELL 1973) Acredita-se que as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas ocorram em um sistema submetido a um campo de tensotildees em
65
condiccedilotildees de equiliacutebrio (ATKINSON 1993) Em seguida com o passar
do tempo estas substacircncias depositadas poderatildeo cristalizar recristalizar
e envelhecer devido a reaccedilotildees fiacutesico-quiacutemicas aceleradas por mudanccedilas
de pressatildeo umidade temperatura aumentando cada vez mais e
continuamente o grau de ligaccedilatildeo entre as partiacuteculas (MITCHELL
1973) Por isso o processo das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas natildeo eacute
contiacutenuo inclusive depois de revertido poderaacute parte do mesmo ser
restaurado por processos como a cicatrizaccedilatildeo e a tixotropia Por isso eacute
uma variaacutevel dependente das condiccedilotildees climaacuteticas geograacuteficas e da
histoacuteria geoloacutegica da crosta terrestre (GUERRA GUERRA 1997)
As estruturas cimentantes satildeo compostas e possuem
principalmente como agentes cristalizantes os cimentos silicosos
calcaacuterios e ferruginosos com a presenccedila principal do carbonato de
caacutelcio e da siacutelica (Figura 18) Outros agentes cimentantes ocorrem como
os oacutexidos hidroacutexidos e carbonatos de ferro alumiacutenio magneacutesio titacircnio
baacuterio em forma de cloretos sais e sulfatos aleacutem da combinaccedilatildeo com
metais alcalinos como o potaacutessio soacutedio e o liacutetio (MITCHELL 1974)
Figura 18 ndash Microfotografia (a) da ligaccedilatildeo entre partiacuteculas de
pedregulho e areia (circulado em vermelho) por um agente cimentante
de um solo do deserto do Iratilde Fonte Haeri e Hamidi (2003)
Abaixo segue breve discussatildeo sobre alguns agentes de
cimentaccedilotildees naturais especificando o agente fiacutesico-quiacutemico natural de
funccedilatildeo agregadora principal citando alguns pesquisadores que trataram do assunto
- Calcaacuterios devido ao cimento Calcaacuterio 3CaCO quimicamente
satildeo muito reativos e dissolviacuteveis depositam-se e desagregam-se
66
facilmente formando cimentaccedilotildees fracas (COOP ATKINSON 1993
FOOKES VAUGHAN 1986 FOOKES 1988)
- Silicosos devido ao cimento silicoso 32OSi formam solos
com coloraccedilatildeo amarelada e que possuem estado intermediaacuterio de
estabilidade fiacutesico-quiacutemico (CLOGH SITAR BACHUS 1981
MITCHELL SOLYMAR 1984 OrsquoROURKER CRESPO 1988)
- Ferruginosos e metaacutelicos devido ao cimento
metaacutelico 3232 OAlOFe eacute o mais resistente dos agentes
proporcionando uma cimentaccedilatildeo forte e boa resistecircncia agrave erosatildeo
portanto com pouca alterabilidade fiacutesico-quiacutemico eacute muito comum nos
perfis residuais tropicais (SANGREY 1972 LEROUEIL VAUGHAN
1990)
- Conecccedilotildees por pontes de silico-aluminatos (SANGREY 1972
MENDONCcedilA 1990)
- Organo-bioloacutegicos (carbono) aacutecidos orgacircnicos e o plasma
argilo-huacutemico por exemplo inclusive formando complexa misturas
minerais (BJERRUM 1967 MITCHELL 1976)
Na Figura 19 estatildeo ilustradas algumas microfotografias de
agentes cimentantes artificiais como ilustraccedilatildeo
Figura 19 ndash Microfotografia de alguns tipos de cimentaccedilotildees (circuladas
em vermelho) em partiacuteculas granulares Em (a) cimentaccedilatildeo devida agrave
calcita em (b) devida agrave gipsita e em (c) artificial devido ao cimento
portland Fonte Ismail Joer Sim e Randolph (2002)
Um exemplo de estruturaccedilatildeo complexa foi dado por Casagrande
(1932) cuja ilustraccedilatildeo segue na Figura 20
67
Figura 20 ndash Argila siltosa estruturada porosa e sensitiva Fonte
Adaptado de Casagrande (1932)
Nos solos residuais de granito ocorrem cimentaccedilotildees originadas
por agentes de ligaccedilotildees complexas entre metais e o siliacutecio que neste
caso formam cimentaccedilotildees meacutedias agrave fracas em uma ampla faixa de
densidade e porosidade com composiccedilatildeo quiacutemica mineraloacutegica diversa
Na grande maioria dos casos praacuteticos a coesatildeo verdadeira dos solos
estruturados de origem residual graniacutetica eacute devida a complexa interaccedilatildeo
entre os modos baacutesicos de atuaccedilotildees simultacircneas dos processos residuais
e da deposiccedilatildeo de agentes aglutinantes por transporte (SAXENA
LASTRICO 1978)
Denomina-se de estruturaccedilatildeo (structure) de um solo o efeito
conjunto das ligaccedilotildees entre partiacuteculas devidas aos agentes cimentantes e
adesivos (bonding) e do efeito do arranjo e distribuiccedilatildeo espacial
intergranular (fabric) que por sua vez eacute funccedilatildeo da densidade
embricamento entrosamento e do intertravamento entre partiacuteculas
(packing) de um solo pioneiramente definido por Mitchell (1976)
Segundo os morfologistas a estrutura diz respeito agrave agregaccedilatildeo de
partiacuteculas formando aglomerados que se separam segundo planos
adjacentes naturais de fraqueza considerando como unidades de organizaccedilatildeo os agregados (pedes) o fundo matricial e os caracteres
pedoloacutegicos
68
Figura 21 ndash Associaccedilotildees mais comuns entre partiacuteculas formando a
microestrutura muito comum entre os argilo-minerais e materiais
cimentados Fonte Collins e MCGown (1974)
Legenda
Uniotildees fracas a) Dispersa e floculada b) Agregada poreacutem
desfloculada Uniotildees fortes c) Superfiacutecie e aresta floculada mas
dispersa d) Aresta com aresta floculada mas dispersa e) Superfiacutecie e
aresta floculada e agregada f) Aresta com aresta floculada e agregada
g) Superfiacutecie e aresta com aresta e aresta floculada e agregada
Devem-se separar os efeitos das ligaccedilotildees entre as partiacuteculas e das
associaccedilotildees entre conjuntos de partiacuteculas (Figuras 21 e 23) As ligaccedilotildees
entre partiacuteculas (Figura 21) formam o que denominamos de
microestruturaccedilatildeo correlacionada ao iacutendice de vazios do solo e a
permeabilidade meacutedia da massa de solo Por outro lado as ligaccedilotildees
arranjos entrelaccedilamentos e ramificaccedilotildees entre grupos (Figura 23)
formam o que denominamos de macroestrutura associada agrave porosidade
natural do solo e a permeabilidade de fronteira (MITCHELL 1973) Por
isso os efeitos do arranjo espacial do arcabouccedilo soacutelido ainda se
subdividem em macroestrutura (macrofabric) que satildeo as
heterogeneidades estratificaccedilatildeo fissuras descontinuidades em geral
que formam poros muitas vezes visiacuteveis a olho nu e microestrutura
(microfabric) que satildeo as descontinuidades e heterogeneidades que precisam ser estudadas com o uso das lentes microscoacutepicas (COLLINS
MCGOWN 1974)
69
Figura 22 ndash Modelos estruturais de solos tropicais Fonte Adaptado de
Cruz (1996)
70
Figura 23 ndash Tipos de associaccedilotildees entre partiacuteculas e entre grupos de
partiacuteculas formando a macroestrutura e a microestrutura
Fonte Adaptado de Collins e MCGown (1974)
Portanto um solo cimentado (bonded soil) eacute um solo sensiacutevel onde a
estrutura intriacutenseca natural ou artificial (structure = bonding + fabric) se
encontra preservada ou pelo menos parcialmente (BURLAND 1990)
Na Figura 22 ilustra-se um perfil residual caracteriacutestico dos solos
residuais (CRUZ 1996)
Diversos satildeo os fenocircmenos micro e macroestruturais presentes
nos solos residuais de granito os quais condicionam sua resposta
mecacircnica podendo-se mencionar a dupla estrutura e dupla porosidade
(Figura 23) a presenccedila de uma matriz silto-argilosa a condiccedilatildeo natildeo
saturada a quebra das cimentaccedilotildees e das partiacuteculas aleacutem da presenccedila de
pequenos blocos de rocha natildeo alterada (MACCARINI 1993)
As cimentaccedilotildees entre partiacuteculas formam estruturaccedilotildees que
poderatildeo formar arcabouccedilos soacutelidos estaacuteveis ou instaacuteveis fortes ou
fracos conforme a natureza quiacutemica e fiacutesica das ligaccedilotildees ocorridas
(INGLES 1962) Na Figura 23 ilustram-se alguns tipos de associaccedilotildees
Os solos colapsiacuteveis e expansiacuteveis por exemplo possuem uma grande
71
parcela das forccedilas de uniotildees entre partiacuteculas devidas agrave coesatildeo aparente e
a agentes instaacuteveis susceptiacuteveis as mudanccedilas no teor de umidade
provocadas por exemplo pela inundaccedilatildeo ou substacircncias reativas agrave
presenccedila de aacutegua por isso encontram-se sobre uma condiccedilatildeo meta-
instaacutevel (MENDONCcedilA 1990)
Ingles (1962) realizou um trabalho incansaacutevel a fim de separar a
verdadeira contribuiccedilatildeo das cimentaccedilotildees sobre as tensotildees efetivas
levando em conta os contatos entre partiacuteculas Propocircs um meacutetodo para
caacutelculo da forccedila de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas aleacutem de uma anaacutelise da
estabilidade estrutural do arranjo do arcabouccedilo soacutelido segundo o aacutebaco
que segue pois a correta interpretaccedilatildeo da estabilidade do solo sobre a
presenccedila da aacutegua reproduz a natureza e a grandeza das forccedilas de uniatildeo
interpartiacuteculas do arcabouccedilo soacutelido de um solo
Figura 24 ndash Potencial de contribuiccedilatildeo dos mecanismos de estruturaccedilatildeo
(bonding) para os solos (obs 7psi= 1kPa) Fonte Ingles (1962)
72
Figura 25 ndash Mudanccedilas ocorridas no perfil de intemperismo Fonte
Sandroni (1985) Maccarini (1993) e Reis (2004)
O grau de intemperismo e os efeitos da estruturaccedilatildeo agem
diretamente sobre as propriedades fiacutesicas dos solos residuais que por
sua vez refletem sobre as propriedades de compressibilidade resistecircncia
ao cisalhamento e de permeabilidade (hidraacuteulicas) destes solos
conforme pode ser constatado na Figura 25 a (MACCARINI 1993)
Na Figura 25b Sandroni (1985) utilizando envoltoacuterias obtidas
em testes drenados com amostras indeformadas submersas de solos
residuais do sudoeste do Brasil analisou os efeitos do intemperismo
sobre a resistecircncia ao cisalhamento Observa-se na Figura 25 que a
coesatildeo e o acircngulo de atrito saem de valores relativamente altos na
superfiacutecie decaem no meio do manto residual e voltam a crescer em
direccedilatildeo a rocha matildee O iacutendice de vazios e a compressibilidade diminuem
com a diminuiccedilatildeo do grau de intemperismo (Figura 25) Com o aumento
do teor de feldspato haacute aumento na resistecircncia ao cisalhamento ao
contraacuterio disto o teor de mica aumenta com o grau de intemperismo
diminuindo a resistecircncia ao cisalhamento (Figura 25)
Os materiais cimentados fisicamente caracterizam-se por
apresentarem um comportamento de rigidez resistecircncia e porosidade superiores quando comparados com os mesmos poreacutem que tenham sido
submetidos ao simples processo de deposiccedilatildeo sedimentaccedilatildeo ou
desestruturaccedilatildeo (MACCARINI 1993) Portanto quando os solos
estruturados satildeo submetidos a algum efeito fiacutesico ou quiacutemico como um
73
carregamento por exemplo que destrua suas cimentaccedilotildees estes tendem
a passar de um estado estruturado para um estado desestruturado assim
sendo fisicamente para termos de resistecircncia ao cisalhamento estes jaacute
natildeo seratildeo mais o mesmo material Na Figura 26 ilustra-se a mudanccedila de
estado devido agrave quebra das cimentaccedilotildees
Figura 26 ndash Comportamento estruturado com formaccedilatildeo de resistecircncia
ao cisalhamento de pico e quebra das cimentaccedilotildees
Fonte Atkinson (1996)
Ressalta-se que o estado de tensotildees da regiatildeo em amarelo da
Figura 26 soacute pode ser alcanccedilado devido aos efeitos das cimentaccedilotildees
entre partiacuteculas (ATKINSON 1996) O comportamento estruturado
acima da CSL alcanccedilando o estado de pico com posterior quebra das
cimentaccedilotildees que estruturavam os solos e a migraccedilatildeo das tensotildees ateacute o
regime estacionaacuterio residual sobre a linha de estados criacuteticos (CSL) eacute
visualizado na Figura 26
Vargas (1953) foi pioneiro em pesquisas sobre solos residuais e
denominou esta tensatildeo que limita a quebra das cimentaccedilotildees de tensatildeo
de cedecircncia (yield stress) que pode ser visualizada no ponto A da
Figura 26
233 O comportamento geo-mecacircnico
Estudos modernos indicam que esta tensatildeo de cedecircncia eacute mobilizada no campo das pequenas deformaccedilotildees Poulos e Davis
(1974) seguido por Atkinson (1996) estudaram materiais cimentados
de diversas origens confirmando que de uma forma geral para
deformaccedilotildees menores do que 1 as cimentaccedilotildees satildeo totalmente
removidas Jardine Symes e Burland (1984) indicaram em suas
74
pesquisas que para valores de tensatildeo menor do que a tensatildeo de cedecircncia
(yield point) os solos cimentados tendem a ser muito riacutegidos sendo que
pequenas deformaccedilotildees na ordem de 01 mobilizam a tensatildeo de
cedecircncia (JARDINE POTTS FOURIE BURLAND 1986
ATKINSON 1996)
Uma das primeiras tentativas em separar os efeitos da coesatildeo por
cimentaccedilotildees e o acircngulo de atrito interno sobre o mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento dos solos estruturados foi agrave de
Schmertmann e Osterberg (1960) em um trabalho muito interessante
Utilizando solos cimentados os autores estudaram o espaccedilo tensatildeo-
deformaccedilatildeo e depois de diversos ensaios mecacircnicos separaram estes
solos em trecircs grupos de curvas conforme a Figura 27 (grupos I II III)
Observa-se na Figura 27 a distribuiccedilatildeo entre o atrito e as cimentaccedilotildees
sobre a mobilizaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento Segundo os autores
a curva I (Figura 27) desenvolve-se inicialmente com um
comportamento riacutegido e elaacutestico quebrando cimentaccedilotildees ateacute a
formaccedilatildeo da tensatildeo de cedecircncia no pico da curva onde apoacutes ocorre a
plastificaccedilatildeo do material eacute a que melhor representa os solos
estruturados Ateacute a tensatildeo de cedecircncia (yield stress) a resistecircncia ao
cisalhamento eacute governada pelas cimentaccedilotildees apoacutes passa gradualmente
este domiacutenio para o acircngulo de atrito interno respectivamente
desestruturando o arcabouccedilo soacutelido (ATKINSON BRANSBY 1978
LEROUEIL VAUGHAN 1990)
Figura 27 ndash Os trecircs grupos caracteriacutesticos de Schmertmann e Osterberg
(1960) Fonte Adaptado de Maccarini (1992)
75
O comportamento da curva e a rigidez dos solos dependem do
tipo e do niacutevel de tensotildees aplicadas a quebra das cimentaccedilotildees poderaacute
ser ocasionada por tensotildees isotroacutepicas (confinantes) ou anisotroacutepicas
(cisalhantes) (ZIENKIEWICZ TAYLOR 1994)
Tabela 4 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia dos
horizontes B transiccedilatildeo BC e C de solos residuais de granito das regiotildees
metropolitanas de Florianoacutepolis (SC) e Porto Alegre (RS) Fonte
Higashi (2006)
76
Tabela 5 ndash Paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento tiacutepico de solos do
sul do Brasil obtidos no ensaio de cisalhamento direto sobre condiccedilotildees
naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)
Tabela 6 ndash Siacutentese dos resultados dos paracircmetros de resistecircncia
granulometria e erodibilidade de solos residuais do horizonte C
cambisolos de granito das regiotildees de Tubaratildeo (SC) Fonte Higashi
(2006)
77
Comparaccedilotildees entre estados estruturados e desestruturados com o
mesmo teor de umidade e iacutendice de vazios inicial foram feitas por
Bishop e Henkell (1951) Autores como Schofield e Wroth (1968)
Houlsby (19811982) Burland (1990) e Atkinson (1996) analisaram os
efeitos da estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido atraveacutes da curva normal
intriacutenseca do solo Mais recentemente a medida indireta da resistecircncia agrave
traccedilatildeo obtida pelo ensaio de compressatildeo diametral tornou-se muito
satisfatoacuteria para mediccedilotildees da coesatildeo (SANGREY 1972 MACCARINI
1987) Outra estimativa muito usual eacute obter a envoltoacuteria de ruptura
utilizando o ensaio de cisalhamento direto para os solos estruturados
nas condiccedilotildees naturais e inundadas removendo por tanto os efeitos da
coesatildeo aparente Exemplificando as Tabelas 4 e 5 trazem uma siacutentese do
trabalho de alguns pesquisadores A Tabela 6 traz uma siacutentese da
pesquisa de Higashi (2006) Ainda na Tabela 4 Higashi (2006)
sintetizou os trabalhos de Davison Dias (1987) Dias e Gheling (1983)
Bastos (1991) Raimundo (2002) Bevilaqua (2004) Santos (2007) que
utilizaram o ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees naturais e
inundados para solos residuais derivados do clatilde graniacutetico da regiatildeo sul
do Brasil
Outro aspecto importante diz respeito agrave condiccedilatildeo natildeo saturada
dos materiais estruturados Tentar-se-aacute fazer uma abordagem superficial
sobre este fenocircmeno Simplificadamente a aacutegua dos solos subdivide-se
em livre e retida Com a secagem dos solos a aacutegua livre eacute transportada
dos vazios por evaporaccedilatildeo ou gravidade poreacutem a aacutegua retida permanece
aderida agraves partiacuteculas devido agraves forccedilas capilares e eletroquiacutemicas
(SCHREIMER 1988) Na proporccedilatildeo que o solo continua secando
ocorre uma tendecircncia de contraccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido e a aacutegua por
sua vez tem a tendecircncia em ocupar os menores vazios assim
diminuindo cada vez mais o raio dos meniscos capilares na interface ar-
aacutegua consequentemente deixando a aacutegua cada vez mais aderida agraves
partiacuteculas Estes efeitos aumentam continuamente enquanto o teor de
umidade diminui e interferem de forma significativa na liberdade de
movimento do arcabouccedilo soacutelido acabando por ldquoprenderrdquo as partiacuteculas
soacutelidas umas agraves outras equivalendo-se a uma ligaccedilatildeo interpartiacuteculas
(CRUZ 1996) Este complexo sistema de interaccedilatildeo ocasiona o que
denominamos de coesatildeo aparente Estes efeitos satildeo reduzidos a valores
muito pequenos com a entrada da aacutegua nos vazios portanto eacute um estado
temporaacuterio e natildeo deve ser computado como um mecanismo de
resistecircncia ao cisalhamento verdadeiro e permanente dos solos Nos
solos residuais de granito a macroestrutura eacute muito sensiacutevel agrave presenccedila
de aacutegua e poderaacute desagregar raacutepida e bruscamente na presenccedila desta
78
Este fenocircmeno eacute muito complexo e um tanto ainda desconhecido
dependente de muitas variaacuteveis como a entrada do ar no sistema e os
agentes fiacutesico-quiacutemicos e termodinacircmicos como observar-se na Figura
29 Muitos trabalhos relevantes foram realizados como por exemplo os
trabalhos de Fredlund e Morgenstern (1977)
Para Cruz (1996) os solos natildeo saturados satildeo regidos pelo excesso
de tensatildeo sobre a tensatildeo do ar )( aru as tensotildees que ocorrem nas
aacutereas de contato ( verdadeiro ) e a accedilatildeo da succcedilatildeo matricial )( aacuteguaar uu
( u ) rarr )( tgc 1 e 2
Equaccedilotildees 1 e 2 ndash O principio da tensotildees efetivas de Terzagui (1) e a
equaccedilatildeo da resistecircncia ao cisalhamento de Mhor-Coulomb (2)
Fonte Terzaghi Peck Mesri (1996)
Figura 28 ndash Medidas de laboratoacuterio e campo da diferenccedila entre a
pressatildeo no ar e na aacutegua em funccedilatildeo da pressatildeo na aacutegua
Fonte Cruz (1996)
Cruz (1996) na Figura 28 traz uma associaccedilatildeo das tensotildees
desenvolvidas em solos natildeo saturados sintetizando autores como
Bishop et al 1964 Vaughan 1973 Sherard 1981 apud VAUGHAN
1990 Muitas equaccedilotildees foram propostas para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia ao cisalhamento dos solos natildeo saturados partindo de Bishop
(1959) que por sua vez emanou dos princiacutepios das tensotildees efetivas de
79
Terzaghi (1923) e da equaccedilatildeo de Mohr-Coulomb Abaixo se
exemplificam as duas hipoacuteteses
)( Waa uuu rarr tan))(( waa uuuc
3 e 4
Equaccedilotildees 3 e 4 ndash Nova proposiccedilatildeo de Bishop (1960) para as tensotildees
efetivas dos solos no estado natildeo saturado (3) e a equaccedilatildeo da resistecircncia
ao cisalhamento de Bishop para solos natildeo saturados (4)
Fonte Bishop Alpan Blight Donald (1960)
Onde
Tensotildees normais efetivas
Tensotildees normais totais
u Tensotildees neutras ou poro-pressatildeo
Paracircmetro dependente do grau de saturaccedilatildeo da amostra
au Tensatildeo no ar
wu Tensatildeo na aacutegua
)( wa uu - Succcedilatildeo matricial (FREDLUND MORGENSTERN 1977)
- Acircngulo de atrito interno do solo nas condiccedilotildees efetivas
Observa-se que solos ressecados em geral trincam e neste caso
a resistecircncia da massa deste solo fissurado deve ser considerada sobre
outro enfoque fiacutesico (CRUZ 1996)
Figura 29ndash Envoltoacuteria estendida de Mohr-Coulomb para solos natildeo
saturados Fonte Adaptado de Fedlund e Rahardjo (1993)
80
Muitos modelos fiacutesicos teoacutericos tecircm sido elaborados na tentativa
de explicar o complexo mecanismo de resistecircncia ao cisalhamento e
compressibilidade do arcabouccedilo soacutelido dos solos estruturados
Parece que todos os modelos modernos originam-se da
interpretaccedilatildeo preconcebida de Vargas em 1953
Vargas (1953) brilhantemente chamou atenccedilatildeo sobre a
importacircncia da accedilatildeo das forccedilas de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas nos
solos Concluindo que diferentemente das argilas sedimentares preacute-
adensadas em que o estado de preacute-adensamento estaacute correlacionado
diretamente agrave histoacuteria de tensotildees das mesmas os solos residuais
estruturados por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas apesar de se encontrarem
num estado similar ao preacute-adensado sedimentar possuem uma notaacutevel
diferenciaccedilatildeo pois o seu estado de preacute-adensamento natildeo possui ligaccedilatildeo
direta com a histoacuteria de tensotildees mas sim com as cimentaccedilotildees entre as
partiacuteculas (estruturaccedilotildees) Por isso para os solos residuais estruturados
Vargas (1953) denominou a tensatildeo de preacute-adensamento destes de
tensatildeo de preacute-adensamento virtual
Figura 30 ndash Estudos sobre a tensatildeo de preacute-adensamento virtual em um
solo residual de gnaisse Fonte Maccarini (1987)
Devido agrave tensatildeo de preacute-adensamento estes solos apresentam
tensotildees efetivas maiores do que a tensatildeo efetiva promovida pelo
81
confinamento esperada devido ao peso proacuteprio dos solos acima deste
ponto conforme se pode observar na figura 30 que traz dados da
pesquisa de Maccarini (1980) Apesar deste progresso no entendimento
da compressibilidade dos solos estruturados ainda existem muitas
lacunas em aberto e o processo real ainda natildeo estaacute totalmente entendido
pela engenharia atual (BRESSANI 1990)
Experimentalmente muito do exposto sobre compressibilidade
estaacute confirmado Para a compressibilidade a mesma lei ou seja a teoria
do adensamento de Terzaghi (1925) que governa as argilas
sedimentares eacute vaacutelida para os solos residuais Aparentemente as curvas
de compressibilidade dos solos residuais satildeo semelhante aacutes curvas de
argilas sedimentares (MACCARINI 1993)
Na Tabela 7 segue os ensaios de compressatildeo axial confinada
(ensaio de adensamento) e os valores da tensatildeo de preacute-adensamento
virtual determinada pelo meacutetodo de Pacheco Silva (ABNT 1990) e dos
iacutendices de compressatildeo e de recompressatildeo para solos residuais de
granito da regiatildeo sul do Brasil sintetizados por Higashi (2004)
Tabela 7 - Siacutentese das propriedades de compressibilidade para solos
residuais oriundos de granitos da regiatildeo de Florianoacutepolis (SC) e Porto
Alegre (RS) por Santos (1997) Bevilaqua (2004) Davison Dias (1987)
e Bastos (1991) Fonte Higashi (2006)
Maccarini (1987) no Imperial College (UK) realizou ensaios
com solos artificiais composto por quartzo caulim queimado a 1100˚C
e como agente ligante uma lama de caulim natural aquecido em
82
diversas temperaturas com tempos variados controlando a porosidade e
o grau de cimentaccedilotildees com teacutecnicas especiacuteficas assim natildeo dependendo
das complicaccedilotildees de amostragem e uniformidade de amostras naturais
Realizou uma campanha de ensaios compostas por compressotildees
uniaxiais natildeo confinadas diametrais e triaxiais submetendo os solos a
carregamentos nos campos isotroacutepicos e anisotroacutepicos visando mapear
os pontos de quebra das cimentaccedilotildees separar os efeitos da porosidade
da componente de ligaccedilatildeo do grau e da degradaccedilatildeo do agente
cimentante
Tabela 8 ndash Paracircmetro indicativo da geometria das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees e a resistecircncia agrave traccedilatildeo para alguns solos Fonte Maccarini
(1993)
83
Entretantos aspectos em sua pesquisa avistou dois pontos
caracteriacutesticos ldquofirst bond yield line and second or final bond yield
linerdquo o primeiro marcava o iniacutecio da quebra das cimentaccedilotildees e o
segundo a destruiccedilatildeo total destas Por sua vez estes pontos separavam o
espaccedilo tensatildeo-deformaccedilatildeo em trecircs regiotildees distintas (I II e III)
A Tabela 8 traz uma siacutentese da anaacutelise das linhas de quebra das
cimentaccedilotildees A primeira caracterizada por todas as cimentaccedilotildees estarem
intactas a segundo intermediaacuteria caracterizada pela mudanccedila de
mecanismo devido agrave quebra gradual das cimentaccedilotildees e
concomitantemente mobilizaccedilatildeo do acircngulo de atrito e a terceira com
todas as cimentaccedilotildees destruiacutedas
Vaughan (1985) e Maccarini (1987) com estas conclusotildees
experimentalmente abriram espaccedilo traccedilando o caminho para que
diversos pesquisadores mundo a fora formulassem hipoacuteteses e modelos
fiacutesicos para os solos estruturados
Entre tantas hipoacuteteses se descreveraacute sucintamente os dois
principais modelos atuais aplicados para analises de solos estruturados
o modelo de Leroueil e Vaughan (1990) para compressibilidade e o
modelo de Coop e Atkinson (1993) para tensotildees e deformaccedilotildees
Leroueil e Vaughan (1990) utilizaram areais artificiais
cimentadas por carbonato de caacutelcio fazendo uso de diversos ensaios de
compressatildeo isotroacutepica e compressatildeo confinada para estudo das relaccedilotildees
entre tensotildees e deformaccedilotildees concomitantemente cruzando dados
obtidos para os solos naturalmente cimentados com outros solos
artificialmente cimentados identificaram no espaccedilo tensatildeo meacutedia e
iacutendice de vazios dois espaccedilos caracteriacutesticos e diferenciados para um
mesmo solo comum aos solos artificiais e naturalmente estruturados
como ilustrado na Figura nuacutemero 31
O espaccedilo possiacutevel agrave estrutura eacute visualizado pela regiatildeo hachurada na
Figura 31 onde os solos estatildeo sobre influecircncia das cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas e da tensatildeo de preacute-adensamento virtual e o espaccedilo
desestruturado possiacutevel a todos os estados estruturais onde jaacute natildeo
existem mais influecircncias das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas (Figura 31)
84
Figura 31 - Comparaccedilatildeo entre o mesmo solo em condiccedilotildees estruturados
e desestruturadas no espaccedilo tensotildees efetivas e iacutendice de vazios e
Fonte Adaptado de Leroueil e Vaughan (1990)
Ainda na Figura 31 eacute possiacutevel visualizar a linha de compressatildeo que
separa as duas regiotildees e o ponto Y que eacute a tensatildeo de cedecircncia que por
sua vez eacute correspondente agrave tensatildeo de preacute-adensamento virtual (CRUZ
1996)
Coop e Atkinson (1993) utilizando ensaios de cisalhamento e
compressatildeo triaxial estudaram a relaccedilatildeo entre tensotildees e deformaccedilotildees de
materiais naturalmente cimentados e concluiacuteram que esta relaccedilatildeo eacute
dependente fundamentalmente do estado inicial do material em relaccedilatildeo agrave
curva de plastificaccedilatildeo e agrave linha de estado criacutetico no estado estruturado
Com base nisso idealizaram um comportamento para os solos com
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas dividindo seu comportamento em trecircs
classes de niacuteveis principais com relaccedilatildeo agrave linha de estado criacutetico e a
curva de plastificaccedilatildeo como ilustrado na Figura 32
A primeira classe (1 na Figura 32) delimita o comportamento dos
solos em que o cisalhamento se daacute como se o solo natildeo fosse cimentado ou seja a tensatildeo efetiva aplicada eacute tatildeo alta que ultrapassa o limite de
resistecircncia proporcional (yield point) superando tambeacutem a tensatildeo de
cedecircncia plastificando o material durante a compressatildeo isotroacutepica
tambeacutem denominado de fabric-dominated
85
A segunda classe (2 na Figura 32) acontece para um estado de
tensotildees efetivas intermediaacuterio no qual a quebra das cimentaccedilotildees se daraacute
durante o cisalhamento concomitantemente com a mobilizaccedilatildeo gradual
do atrito e a partir do ponto de plastificaccedilatildeo a resistecircncia seraacute
governada pelo atrito entre as partiacuteculas pois a colaboraccedilatildeo da
cimentaccedilatildeo eacute muito pequena A curva tensatildeo deformaccedilatildeo caracteriza-se
inicialmente por um pronunciado regime elaacutestico seguido por ponto de
plastificaccedilatildeo
Na terceira classe (3 na Figura 32) o material eacute cisalhado a
baixos niacuteveis de tensatildeo efetiva em relaccedilatildeo ao grau das cimentaccedilotildees que
agora governa seu comportamento e a relaccedilatildeo tensatildeo e deformaccedilatildeo eacute
pronunciada pela formaccedilatildeo de acentuada tensatildeo de pico tambeacutem
denominado material bonding-dominated
Figura 32 - Modelo idealizado por Coop e Atkinson 1993 a) Trajetoacuteria
de tensotildees b) Espaccedilo tensotildees-deformaccedilotildees Fonte Coop e Atkinson
(1993)
Estudos recentes revelam que o aumento das cimentaccedilotildees ou das
tensotildees confinantes aumenta a resistecircncia ao cisalhamento dos solos e
estatildeo associadas agrave formaccedilatildeo de uma resistecircncia de pico bem definida
aumentando agrave tendecircncia agrave fragilidade rigidez e que por outro lado
diminuem a dilataccedilatildeo e a tendecircncia ao excesso de poro-pressatildeo negativa
(HAERI HAMIDI ASGHARI HOSSEINI TOLL 2005)
Prietto (2004) confirmou o que Sangrey (1972) e Vaughan (1988) jaacute haviam observado em partes depois de uma campanha de ensaios de
compressotildees e triaxiais seguido de anaacutelises estatiacutesticas sobre uma
grande quantidade de ensaios jaacute realizados pela Universidade Federal do
Rio Grande do Sul ao longo dos uacuteltimos anos concluiu que o
comportamento fraacutegil e riacutegido observado para tensotildees de confinamento
86
baixa muda de forma gradual para duacutectil e plaacutestico agrave medida que as
tensotildees confinantes aumentam Que de uma forma geral o
comportamento tensatildeo-deformaccedilatildeo de um solo cimentado pode ser
descrito como sendo inicialmente muito riacutegido e linear ateacute o ponto de
plastificaccedilatildeo (yield surface ou yield locus) que eacute bem definido a partir
do que o solo experimenta deformaccedilotildees plaacutesticas crescentes ateacute a
ruptura que ocorre de modo fraacutegil O comportamento poacutes-pico sugere a
existecircncia de estado uacuteltimo onde a tensatildeo desvio e a deformaccedilatildeo
volumeacutetrica se tornam estaacuteveis com a deformaccedilatildeo axial (PRIETTO
2004)
234 A anisotropia e a heterogeneidade
A anisotropia eacute um fenocircmeno que faz com que as caracteriacutesticas
intriacutensecas e essenciais de algum material dependam da direccedilatildeo em que
ocorrem as propagaccedilotildees de determinado fenocircmeno fiacutesico
Obviamente pode-se imaginar que haacute uma relaccedilatildeo direta entre
anisotropia e heterogeneidade
O conceito de heterogeneidade denota por si proacuteprio o
significado da mecacircnica do natildeo contiacutenuo (descontiacutenuo) que estuda o
comportamento da massa de um material que eacute composto por partes de
diferente natureza sendo sobre certo ponto de vista uma perfeita
descriccedilatildeo para os solos residuais que por isso resiste e comporta-se de
maneira desuniforme (MELLO 1973)
Casagrande e Carrilho (1944) distinguiram dois tipos de
anisotropias A anisotropia inerente que ocorre devido agraves caracteriacutesticas
preferenciais de orientaccedilatildeo das partiacuteculas e de seus constituintes durante
a formaccedilatildeo do solo E a anisotropia induzida que se deve agraves causas
fiacutesicas transformadoras da estrutura original que atuaram e atuam no
solo durante sua histoacuteria geoloacutegica Para os solos sedimentares a
anisotropia eacute vinculada a sua formaccedilatildeo e histoacuteria de tensotildees por outro
lado para os solos residuais a anisotropia estaacute vinculada agrave configuraccedilatildeo
herdada pela rocha matildee (REIS 2004)
Maccarini (1980) valendo-se de ensaios de cisalhamento direto
analisou em laboratoacuterio as caracteriacutesticas anisotroacutepicas de um solo
residual gnaacuteissico jovem do campo experimental da PUCRJ Os ensaios
foram realizados com solo na umidade natural o acircngulo entre a
superfiacutecie de ruptura induzida e os planos de xistosidade do solo (β)
foram fixados em 0˚ 45˚ ou 90˚ A Tabela 9 mostra os valores de
coesatildeo e acircngulo de atrito encontrados para os diferentes valores de (β)
87
Tabela 9 ndash Iacutendice de vazios inicial intercepto coesivo e acircngulo de atrito
interno Fonte Maccarini (1980)
O autor conclui que os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento natildeo
foram significativamente afetados e que houve deformaccedilotildees na ruptura
menores nas direccedilotildees das xistosidades (MACCARINI 1980)
Seguindo uma tendecircncia outros muitos pesquisadores como Reis
(2004) Reis e Azevedo (1999) Pastore (1992) Maciel (1991) Costa
Filho e De Campos (1991) Vaughan e Kwan (1984) Houmlek (1983)
Maccarini (1980) Donath (1964) acharam mais comportamento
isotroacutepico do que anisotroacutepico nas massas de solos analisadas somente
encontrando significantes anisotropias nos solos residuais de granito e
gnaisse no que se refere agrave componente ligada ao intercepto coesivo
Estes solos por possuiacuterem uma aparecircncia heterogecircnea nos
induzem a achar tambeacutem que satildeo anisotroacutepicos o que natildeo se confirmou
experimentalmente pelos menos para os solos residuais oriundos do clatilde
graniacutetico brasileiro
Abaixo segue alguns dados ilustrativos de diversos autores que
procuraram comportamentos anisotroacutepicos conforme as xistosidades
estratificaccedilotildees e o grau de intemperismo dos solos residuais de gnaisses
e granitos (Tabelas 10 11 12e 13)
Tabela 10 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual de gnaisse
Fonte Costa Filho e De Campos (1991)
88
Tabela 11 ndash Valores de coesatildeo e acircngulo de atrito em ensaios de
cisalhamento direto de solos saproliacuteticos com estrutura reliacutequiar
(Pastore 1992) Fonte Cruz (1996)
Tabela 12 ndash Coesatildeo e acircngulo de atrito de um solo residual jovem e um
solo residual maduro de gnaisse Fonte Reis (2004)
89
Tabela 13 ndash Siacutentese dos resultados obtidos comparando as
propriedades da massa de solo com um plano de fraqueza composto por
material argiloso da proacutepria massa Fonte Raimundo (2002)
Partindo da presunccedilatildeo de que os solos residuais tendem a preservar a
estrutura reliquiar herdada da rocha matriz podemos entatildeo dizer que a
heterogeneidade presente em tais solos seraacute reflexo direto da
heterogeneidade da rocha matildee Deste pressuposto uma possiacutevel
explicaccedilatildeo aparece pois as rochas sem foliaccedilatildeo ou acamamentos como
os granitos basaltos metabasaltos e argilitos tendem a ser mais
uniformes ou apresentarem nucleaccedilotildees ou blocos mais ou menos
alterados numa massa de solo jaacute desagregada Jaacute os solos derivados de
rochas metamoacuterficas podem apresentar uma heterogeneidade de
comportamento associada agrave xistosidade foliaccedilatildeo bandeamento
composicional etc comuns nos xistos migmatitos folhelhos e
gnaisses ilustramos um exemplo na Figura 33 (PASTORE et al 1994
CRUZ 1996)
90
Figura 33 ndash Variaccedilatildeo da resistecircncia agrave compressatildeo uniaxial de filito com
a inclinaccedilatildeo dos planos de foliaccedilatildeo (Sabatakakis Tsiambaos 1983 apud
Papadopoulos Marinos 1991 in Pastore (1992) Fonte Cruz (1996)
Ainda quanto agrave anisotropia induzida Vaughan et al (1988)
afirmou que o efeito de tensotildees preacutevias as quais os solos residuais
tenham sido submetidos durante sua formaccedilatildeo seraacute pequeno pois
segundo o autor haveraacute um descarregamento vertical menor do que o
descarregamento horizontal e durante o intemperismo estes efeitos
anulam qualquer efeito anterior de tensotildees preacutevias estando portanto a
estrutura atual em equiliacutebrio e associada ao seu atual estado de tensotildees
Por outro lado Cruz em 1996 afirma que a dilataccedilatildeo iraacute ocorrer na
direccedilatildeo vertical ficando impedida na direccedilatildeo horizontal devido agrave
liberaccedilatildeo de minerais expansivos durante o processo de intemperismo
ocorrendo agrave tendecircncia do estado de repouso (Ko) aproximar-se do
estado passivo (Kp)
Atenta-se que os autores divergem quanto agrave direccedilatildeo hipoteacutetica do alivio das tensotildees
91
3 MATERIAIS OBSERVACcedilOtildeES REALIZADAS E MEacuteTODO
EXPERIMENTAL
31 A seleccedilatildeo de materiais e a amostragem
A abordagem experimental constitui a base soacutelida sobre a qual o
arcabouccedilo conceitual e os modelos constitutivos devem ser construiacutedos
pois permite a identificaccedilatildeo das diferentes variaacuteveis do comportamento
geoteacutecnico e a avaliaccedilatildeo dos seus efeitos relativos isolados e acoplados
sobre as principais propriedades dos materiais tanto para solos
sedimentares quanto para os residuais
A essecircncia da experimentaccedilatildeo eacute a procura pelo modelo
experimental mais realista e representativo de um fenocircmeno em estudo
cujas conclusotildees satildeo fundamentadas na observaccedilatildeo e no raciociacutenio
loacutegico
Por isso satildeo fuacuteteis e cheias de erros as ciecircncias que natildeo nascem
da experimentaccedilatildeo matildee de todo conhecimento (DA VINCI 1452-
1519)
O principal enfoque do trabalho eacute pesquisar solos com coesatildeo
verdadeira proporcionada pela estruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido devido
agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Neste sentido os solos residuais
provenientes do clatilde granito abundantes na regiatildeo sul essencialmente
foram uma opccedilatildeo de pesquisa ideal visto a tendecircncia que esta rocha
matildee possui em formar solos residuais granulares sem a presenccedila ou
com uma presenccedila miacutenima de argilo-minerais portanto potencialmente
estes solos seriam capazes de formar os solos que se desejava Na
praacutetica ocorreu um pouco diferente Encontrou-se uma grande
influecircncia da coesatildeo aparente devido a sua condiccedilatildeo natildeo saturada pois
estes solos ocorriam em encostas naturais acima da linha do lenccedilol
freaacutetico Deparou-se tambeacutem com uma presenccedila significativa de argilo-
minerais ao longo do manto residual para as amostras estudadas
Na praacutetica antes de se comeccedilarem os serviccedilos de campo
propriamente ditos procurava-se identificar zonas passiacuteveis de estudos
escolhendo e descartando regiotildees utilizando como principais recursos
Mapeamento de cadastro Geoteacutecnico encontrado em Santos (1997)
Figura 39 paacutegina 99 Figura 38 extraiacuteda do Mapa Geoloacutegico do Estado
de Santa Catarina de 1986 (escala 1500000) paacutegina 98 Mapa
geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina de Caruso Junior escala 1100000
(1993) Utilizavam-se inclusive resultados dos ensaios de cisalhamento
direto jaacute realizados em solos semelhantes como os de Bevilaqua (2004)
92
e os de Dias e Gehling (1985) Ainda para descartar regiotildees onde se teria
a possibilidade de ocorrer solos com valores de coesatildeo aparente
elevada ou alguma outra propriedade indesejada natildeo obstante
seguiram-se algumas recomendaccedilotildees do experiente geoacutelogo e ex-
professor da UFSC Vitor Hugo Teixeira
Alguns criteacuterios de escolha foram estabelecidos como
- Maciccedilos constituiacutedos por solos residuais preservados expostos
em corte haacute pouco tempo pois assim se teriam poucas chances de
alteraccedilotildees em sua estrutura natural
- Rocha matildee pertencente ao clatilde graniacutetico o que daria grandes
chances de se encontrar solos granulares com pouca presenccedila de argilo-
minerais Assim quando se achasse coesatildeo verdadeira na massa de solo
poder-se-ia supor que esta fosse principalmente devida a algum agente
de cimentaccedilatildeo entre as partiacuteculas
- Rocha matildee semelhante para os solos ou pelo menos do mesmo
clatilde graniacutetico assim poder-se-ia comparar e extrapolar dados
- Certa proximidade da Universidade Federal por questotildees de
custo-benefiacutecio
Depois de selecionadas tais regiotildees procuravam-se taludes
escavados haacute pouco tempo visando o miacutenimo de alteraccedilotildees na massa de
solo
Natildeo se teve dificuldades em localizar encostas naturais expostas
haacute pouco tempo agraves intempeacuteries pois haviam ocorrido muitos
deslizamentos devido agraves grandes chuvas que assolaram o estado em
novembro do ano de 2008
Desejava-se tambeacutem que o manto residual de solo fosse
constituiacutedo por materiais com propriedades geoteacutecnicas governantes
variando dentro de uma ampla faixa de valores e que natildeo fossem
constituiacutedos por uma textura grosseira para que natildeo se tornasse inviaacutevel
a moldagem dos corpos de prova em laboratoacuterio portanto se procurava
solos com textura variando de meacutedia a fina sem presenccedila de materiais
grosseiros como pedregulhos e areia grossa Que a coesatildeo fosse
governada pelas cimentaccedilotildees entre partiacuteculas e que natildeo desagregasse
em presenccedila da aacutegua o que foi muito difiacutecil na praacutetica
Das regiotildees exploradas encontraram-se os materiais
compatiacuteveis com o que se desejava em quantidade suficientemente
razoaacutevel para pesquisa somente na regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara
(Figura 37) Natildeo obstante incluiu-se no trabalho como valores
comparativos tambeacutem os dados de pesquisa exploratoacuteria realizada nas
regiotildees rejeitadas como as regiotildees de Florianoacutepolis e Colocircnia Santana
(Figura 37 paacuteg97)
93
O programa de saiacutedas de campo para coleta de amostras foi
realizado durante o periacuteodo de setembro de 2009 ateacute abril de 2010 Os
serviccedilos de campo em geral foram bem dificultosos pois as regiotildees
eram de difiacutecil acesso e as estaccedilotildees muito chuvosas Os ensaios de
laboratoacuterio iniciaram em outubro de 2009 e se estenderam ateacute junho de
2010
A primeira etapa dos serviccedilos foi o procedimento padratildeo de
coleta de material considerando-se todas as premissas expostas acima
escolhiam-se dentro da encosta recentemente exposta lugares onde
visivelmente tinham ocorrido menores perturbaccedilotildees Nestes lugares
para obtenccedilatildeo de material de coleta escavava-se eliminando a capa
superficial com aproximadamente 50cm sujeita as variaccedilotildees
volumeacutetricas devido agraves mudanccedilas no teor de umidade e ao transporte de
materiais devido principalmente agrave erosatildeo agente que atua intensamente
nestes solos inclusive com formaccedilatildeo intensa de voccedilorocas Tambeacutem se
rejeitavam material aparentemente coluvionar ou de outras origens
sedimentares
As amostras deformadas foram coletadas em sacos plaacutesticos
visando ensaios de caracterizaccedilatildeo Amostras indeformadas em forma de
blocos envoltas por sacos plaacutesticos acomodadas em caixas de madeira
cobertas por serragem posteriormente armazenadas dentro da cacircmara
uacutemida visando agrave integridade e representatividade segundo a
preservaccedilatildeo do teor de umidade natural Posteriormente objetivava-se
extrair e moldar destas amostras corpos de prova para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de perda de massa por imersatildeo em aacutegua expansatildeo cisalhamento
direto e compressatildeo diametral Foram coletados em torno de 35 blocos
indeformados com volume cuacutebico aproximado de 15x15x15cm Devido
agraves fracas cimentaccedilotildees de alguns solos houve muitas quebras de blocos e
amolgamentos
Figura 34 ndash Visualizaccedilatildeo de coleta de amostra de bloco indeformado do
solo A2SPA
94
Figura 35 ndash Amostragem de blocos indeformados dos solos A1
(esquerda) e regiatildeo de amostragem dos solos A2 A8 e A9 (direita)
Procurou-se seguir as recomendaccedilotildees teacutecnicas vigentes
conforme a NBR 96041986b NBR 982097 NBR 64571986a BSI
13771975 e ASTM STP 479
Destes 35 blocos foram aproveitados apenas 27 (vinte e sete)
amostras indeformadas O inaproveitamento se deve as chuvas quebra
de blocos choques acidentais objetivos exploratoacuterios e retrabalhos
diversos Nas Figuras 34 e 35 ilustram-se exemplos de amostragem
Ainda em campo fazia-se um preacute-teste inundando uma
pequena amostra de solo em um pote de aacutegua Descartavam-se solos
com desagregaccedilotildees significativas Com este procedimento visava-se
evitar que se coletassem solos extremamente sensiacuteveis a presenccedila de
aacutegua
32 O conceito de perda de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI)
Devido agrave utilizaccedilatildeo do conceito de perda de massa por imersatildeo
ainda em campo como criteacuterio de seleccedilatildeo das amostras neste momento
se introduz este conceito
Partiu-se do pressuposto de que um solo com cimentaccedilotildees entre partiacuteculas onde o agente cimentante natildeo eacute removiacutevel pela aacutegua pelo
menos em um curto periacuteodo de tempo deveraacute se manter estruturado
mesmo sem tensotildees confinantes ao seu entorno ou quando submerso em
aacutegua como exemplificado na Figura 36 Segundo Maccarini (1996) um
material cimentado deve apresentar uma resistecircncia agrave traccedilatildeo verdadeira
95
mesmo quando a tensatildeo efetiva eacute nula ilustra-se este conceito na Figura
36
Figura 36 ndash Conceito de estruturaccedilatildeo verdadeira
Fonte Atkinson (1996)
Assim sendo como natildeo existe normativa de procedimento deste
ensaio utilizando amostras naturalmente estruturadas determinou-se que
os solos que se mantivessem estruturados apoacutes o periacuteodo de 48 horas
imersos ou que pelo menos que se apresentassem com perda de massa
por imersatildeo em aacutegua (PMI) menor do que 10 seriam considerados
materiais possuidores de uma coesatildeo verdadeira significativa e
provavelmente sustentar-se-iam intactos durante os procedimentos dos
ensaios mecacircnicos Estes solos satildeo denominados selecionados Os solos
que desagregavam durante o ensaio eram rejeitados e denominados
como tal Por estas razotildees fazia-se o preacute-teste
Genericamente se poderia supor que os solos selecionados satildeo
possuidores de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas ou de coesatildeo argilo-mineral
significativa De outra forma para os solos rejeitados poder-se-ia fazer
uma tentativa de classificaccedilatildeo separando-os segundo as quatro
principais causas hipoteacuteticas de desagregaccedilatildeo da seguinte forma natildeo
possuem ligaccedilotildees devido agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas suas partiacuteculas
estatildeo ligadas por forccedilas de outra origem como coesatildeo aparente por
exemplo existe no arcabouccedilo soacutelido alguma substacircncia reativa a
presenccedila de aacutegua possuem cimentaccedilotildees entre partiacuteculas mas estas satildeo
fraquiacutessimas
Uma avaliaccedilatildeo mais detalhada natildeo faz parte do escopo proposto
pelo trabalho e pode ser encontrado nos trabalhos de Ingles (1962)
assim como em Ingles e Frydmann (1963)
96
33 Os Materiais utilizados na pesquisa
331 Os aspectos gerais das condiccedilotildees geo-climaacuteticas das regiotildees em
estudo
As regiotildees escolhidas para estudo se localizam nos municiacutepios
de Florianoacutepolis Satildeo Joseacute e Satildeo Pedro de Alcacircntara no estado de Santa
Catarina Brasil Satildeo as regiotildees 1 2 3 4 e 5 como ilustrado na Figura
37 Mais especificamente Regiatildeo 1 no municiacutepio de Satildeo Pedro de
Alcacircntara Regiatildeo 2 Colocircnia Santana municiacutepio de Satildeo Joseacute Regiatildeo 3
SC-401 primeiro ponto no municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 4 SC
401 segundo ponto municiacutepio de Florianoacutepolis Regiatildeo 5 Pantanal-
Costeira municiacutepio de Florianoacutepolis
As regiotildees de estudo estatildeo contidas ao longo da regiatildeo entre o
planalto basaacuteltico brasileiro e o oceano onde surgem planiacutecies costeiras
combinadas com elevaccedilotildees de ateacute 500 metros de altura denominadas
genericamente de Serra do Mar tambeacutem enseadas baias pontas e ilhas
(BIGARELLA LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Nesta regiatildeo
sobre a placa basaacuteltica interna os derrames de rochas graniacuteticas preacute-
cambrianos cristalinas e as rochas graniacuteticas-metamoacuterficas estatildeo
associados com formaccedilotildees alternantes de rochas sedimentares e
metamoacuterficas de origem e agentes de formaccedilotildees diversos sobre forte
influecircncia das mudanccedilas paleo-climaacuteticas dominada atualmente pelas
condiccedilotildees geofiacutesicas de formaccedilatildeo dos solos residuais (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985) Esta configuraccedilatildeo geoloacutegica
graniacutetica predomina e se estende pela Serra do Mar ao longo da costa
meridional brasileira desde a regiatildeo de Torres no Rio Grande do Sul
ateacute o Estado do Espiacuterito Santo (VARGAS 1977)
Geologicamente a Ilha de Santa Catarina (Figuras 37 38 e 39)
pode ser descrita como um conjunto de rochas cristalinas graniacuteticas
granitoacuteides riolitos associados aos processos de vulcanismos que
representam o Ciclo Tectocircnico Brasiliano cortado localmente por
diques de diabaacutesios de idade Juro-Cretaacutecia provenientes do derrame
basaacuteltico da bacia do Paranaacute sobrepostos por sedimentos recentes
relativos aos eventos terciaacuterios e quaternaacuterios (BIGARELLA
LEPREVOST BOLSANELLO 1985)
O Mapa Geoloacutegico do Estado de Santa Catarina de 1986 (escala
1500000) manifesta-se sobre a formaccedilatildeo desta regiatildeo como sendo um
clatilde graniacutetico denominado geologicamente de PPZγpg Suiacutete Intrusiva
Pedras Grandes (Figura 38) constituiacutedo por granitos sieno-granitos
97
granitoacuteides e agraves vezes meta-granitos e gnaisses com comportamento e
constituiccedilatildeo isoacutetropa e homogecircnea Em geral constituem-se
principalmente pelos seguintes minerais biotita hornblenda anfiboacutelio
piroxecircnios soacutedicos wolframita cassiterita e mica branca
Figura 37 ndash Localizaccedilatildeo geograacutefica das regiotildees exploradas 1 2 3 4 e
5 circunscritas em vermelho Fonte Adaptado de GOOGLE junho de
2010 (wwwgooglecombr)
O clima caracteriacutestico das regiotildees em estudo eacute subtropical
uacutemido tambeacutem denominado de clima mesoteacutermico proporcionando
temperaturas agradaacuteveis com meacutedia anual entre 16 a 20˚C com chuvas
bem distribuiacutedas durante o ano e iacutendice pluviomeacutetrico anual meacutedio entre
1250 a 2000mm com picos nos meses de novembro e janeiro atingindo
100 mm mensais em meacutedia sob uma umidade relativa do ar meacutedia de
80
Originalmente predomina as matas e campos intercalados por
mangues Eacute uma regiatildeo muito ventosa principalmente nas estaccedilotildees
intermediaacuterias sendo muito influenciada por mudanccedilas devido a massas
polares
98
Figura 38 ndash Figura retirada e adaptada do Mapa geoloacutegico de Santa
Catarina na escala de 1500000 de 1986 Ministeacuterio de Minas e
Energia 11ordm Distrito Regional do DNPM Fonte Adaptado do Mapa de
Santa Catarina 1500000 MME-DNPM (1986)
A regiatildeo estaacute contida em uma grande aacuterea urbanizada com
populaccedilatildeo meacutedia de 50-200 habitantes por kmsup2 que parece muito
afetada pelas mudanccedilas climaacuteticas causadas pelo homem nos uacuteltimos
40 anos onde tambeacutem se observam incidecircncias cada vez maiores de
desequiliacutebrios climaacuteticos como mudanccedilas bruscas de temperatura e
fortes ciclones
99
Figura 39 ndash Mapa de cadastro geoteacutecnico do municiacutepio de Florianoacutepolis
sem escala Fonte Santos (1997)
100
332 Materiais da regiatildeo 1 (Satildeo Pedro de Alcacircntara ndash SPA)
Procurou-se dispor em grupos os solos pesquisados segundo
agrupamentos loacutegicos Para tal tratou-se de agrupaacute-los dentro de suas
regiotildees em famiacutelias usando como criteacuterio de separaccedilatildeo seu aspecto
taacutectil-visual e comportamento caracteriacutestico apresentado Adotou-se
como padratildeo as recomendaccedilotildees contidas na ASTM D3089-041998
NBR 64591984b NBR 64021995 IAEG (1979) e Sistema Unificado
de Classificaccedilatildeo dos Solos (SUCS) adaptado por Casagrande (1948)
Desta forma a seguir percorrem-se todas as regiotildees e solos estudados
Inicia-se com a encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
O municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara pertence agrave regiatildeo da
Grande Florianoacutepolis possui variaccedilatildeo de altitude de 100m (Limite
Leste-Rio Maruim) agrave 805m (limite Oeste-Morro das Antas) sobre
latitude de 27ordm33rsquo13rsquorsquo e Longitude de 49ordm42rsquo37rdquo A via principal de
acesso eacute a estrada estadual SC-407 (Figura 40)
Figura 40 ndash Imagem de sateacutelite da regiatildeo de Satildeo Pedro de Alcacircntara e
suas formaccedilotildees graniacuteticas Fonte GOOGLE dezembro de 2009
(wwwgooglecombr)
A encosta em estudo eacute constituiacuteda por um talude de solo residual de
rocha graniacutetica (Figuras 41 e 44) situado no centro da cidade de Satildeo
Pedro de Alcacircntara as margens da Avenida Augusto Deschamps que na
sequumlecircncia eacute denominada de SC-407 vizinho agrave edificaccedilatildeo nuacutemero 114
com altura aproximada de 35 metros proveniente de uma encosta que
101
sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de novembro de
2008 inclusive com uma morte e diversos desabrigados As Figuras 41
42 43 e 44 foram utilizadas para estimar a geometria inicial da encosta
antes do deslizamento
Figura 41 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta antes do deslizamento Fonte
DESCHAMPS (2005)
102
Figura 42 ndash Visualizaccedilatildeo da encosta algumas horas antes do
deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)
Figura 43 ndash Visualizaccedilatildeo do volume parcial deslizado da encosta
Fonte DESCHAMPS (2005)
103
Figura 44 ndash Imagem de sateacutelite do talude de pesquisa Fonte
GOOGLE dezembro de 2009 (wwwgooglecombr)
Na Figura 43 pode-se visualizar a regiatildeo afetada depois da limpeza e
desimpedimento da avenida central (SC 407) Nas Figuras 42 e 43 eacute
possiacutevel avaliar as dimensotildees iniciais do talude
A regiatildeo de Satildeo Pedro eacute cortada por cursos de aacutegua com
declividade acentuada que provocam processos de sedimentaccedilatildeo sobre
as formaccedilotildees residuais (Figuras 40 41 e 44) No talude em estudo
devido ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa
heterogeneidade e variabilidade de minerais produzindo diversas
coloraccedilotildees tanto verticalmente quanto horizontalmente com muitos
pontos de afloramento de alteraccedilatildeo de rochas (Figura 46 e 47) Natildeo se
sabe qual a designaccedilatildeo geoloacutegica exata desta rocha que gera este perfil
residual Sabe-se que se trata de um granito conforme indicaccedilotildees
geoloacutegicas na Figura 38 e que eacute geologicamente muito parecido com o
granito Ilha que seraacute descrito mais adiante A designaccedilatildeo exata da rocha
natildeo eacute objetivo deste trabalho portanto bastando-se estabelecer uma
correlaccedilatildeo para que se possa extrapolar a praacutetica e a experiecircncia obtidas
na pesquisa (ISRM 1981) Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee
apresentam-se com matriz predominante granular textura grosseira alta rigidez e baixa coesatildeo como se pode observar na Figura 47 para as
amostras A3 e A14 (horizonte C) Por toda a massa de solo de forma
aleatoacuteria ou seja sem orientaccedilatildeo predominante encontram-se
descontinuidades de origem reliquiar da rocha matildee em forma de veios
104
com coloraccedilatildeo escura formando muitas vezes supostos planos de
fraqueza na massa de solo como se observa para as amostras A1 A18
A19 A20 e A21
Figura 45 ndash Croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo e
amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal
105
Figura 46 ndash Regiatildeo de amostragens dos solos A1 A2 e A3
provenientes do horizonte C
Figura 47 ndash Regiatildeo onde foram retiradas as amostra A3 e A14
horizonte C
Estas descontinuidades satildeo resiacuteduos de oacutexidos metaacutelicos de
magneacutesio ou manganecircs com presenccedila de ferro segundo observaccedilotildees do
geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira Encontram-se pontos de concentraccedilatildeo
106
com materiais mais coesivos em direccedilatildeo agrave superfiacutecie e presenccedila de
argilo-minerais significativa como na amostra A22 por exemplo Estes
satildeo devidos a concentraccedilotildees isoladas de feldspatos alterados e minerais
claros Com o aumento da profundidade comeccedilam a predominar as
matrizes estruturadas aumentando a rigidez o que era de se esperar
Devido agrave heterogeneidade existem horizontes com predominacircncia de
areias siltosas siltes arenosos e siltes-argilosos de coloraccedilatildeo-vermelho-
rosaacuteceos muito sensiacuteveis agrave aacutegua que dominam o talude como a amostra
A2 por exemplo e que pode ser observada na Figura 46 provavelmente
horizonte C Foram coletadas as seguintes amostras nesta regiatildeo A1
A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24
e A27 conforme croqui demonstrativo dos serviccedilos de campo ilustrado
na Figura 45
O perfil como um todo eacute muito heterogecircneo como se pode
observar na Figura 46 que exibe o corte realizado para o retaludamento
da primeira banqueta da mesma forma a Figura 47 mostra o cenaacuterio
durante os serviccedilos de escavaccedilotildees para correccedilatildeo da declividade do
talude onde se podem ver os solos ao entorno de alteraccedilotildees de rochas e
matacotildees em uma aacuterea muito heterogecircnea
As amostras apresentam grande variabilidade de minerais sobre
diversos estados fiacutesicos de alteraccedilatildeo como se pode observar nas figuras
e ilustraccedilotildees do texto Os solos que foram selecionados segundo o
criteacuterio de perda de massa por imersatildeo satildeo os seguintes A1 A2 A11
A18 A20 A21 e A22 todos da encosta de Satildeo Pedro de Alcacircntara
como se observa na Tabela 14
3321 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A1
A seguir faz-se uma breve explanaccedilatildeo sobre as observaccedilotildees
feitas em campo e em laboratoacuterio durante a perda de massa por imersatildeo
e expansotildees das amostras agrupadas por semelhanccedila quando possiacutevel
Os resultados das expansotildees e de outros ensaios encontram-se na Tabela
siacutentese nuacutemero 23 paacutegina 173
A amostra A1 trata-se de um solo classificado como areia
siltosa com pedregulho constituiacuteda por grande quantidade de silte
proacutexima de 35 e pequena de argila (2) Compacta bem estruturada e
natildeo saturada de coloraccedilatildeo predominantemente amarelada horizonte C
com descontinuidades em forma de rajadas escuras conforme se
observa na Figura 48 distribuiacutedas em planos aleatoacuterios Durante a
retirada de amostras apresentava-se bem coesivo inclusive dificultando
107
a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para escavaccedilatildeo Em laboratoacuterio
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) por um
periacuteodo de 48 horas mantendo-se sem desagregaccedilotildees
Figura 48 ndash Foto do solo A1 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo
dos planos aleatoacuterios pela massa de solo bem acentuados
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo natildeo apresentou
expansotildees significativas sendo que foram repetidos trecircs corpos de
prova que por sua vez apresentaram pequenas expansotildees estruturadas
em relaccedilatildeo aos outros solos entorno de 00099-0048 e tempo para
expansatildeo maacutexima variando entre 100-165s Os valores das expansotildees
desestruturadas estatildeo entre 327 e 11040s
3322 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A18
A amostra A18 eacute composta predominantemente por silte
arenoso com argila muito semelhante agrave amostra A1 com a presenccedila das
mesmas coloraccedilotildees e estruturas reliacutequiares Poreacutem os planos de
fraqueza aleatoacuterios contidos em sua massa parecem acentuar-se tornam-
se mais escuros e quebradiccedilos talvez mais ativos com relaccedilatildeo agrave amostra
A1 Pode-se observar esta mudanccedila na Figura 49
Figura 49 ndash Fotos do solo A18 horizonte C
108
O material que preenche as descontinuidades parece tornar-se
mais quebradiccedilo e ressecado com relaccedilatildeo aos materiais que preenchem
as descontinuidades da amostra A1 transformando-se em um
aglomerado com aspecto pedregulhoso Quando submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo da mesma forma que o A1 permaneceu
estaacutevel por outro lado durante a expansatildeo diferentemente apresentou
uma raacutepida e pequena expansatildeo (5minutos)
3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23
A24 e A25
A amostra A20 trata-se de um silte arenoso de coloraccedilatildeo
amarela clara onde as rajadas escuras existentes na amostra A1 ainda
estatildeo presentes poreacutem possuem coloraccedilatildeo mais clara parecem
dissolvidas na massa natildeo formando mais planos de fraqueza tatildeo
acentuados observar na Figura 50 Satildeo solos do horizonte C
Durante a retirada de amostras o solo apresentava-se bem coesivo
inclusive dificultando a penetraccedilatildeo das ferramentas utilizadas para
escavaccedilatildeo durante a amostragem Esta amostra foi submetida ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) inclusive acima do periacuteodo de 48
horas Permaneceu imerso durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
apresentou expansotildees raacutepidas inicialmente que se estenderam ateacute 60
segundos Apesar de pequenas as variaccedilotildees volumeacutetricas permaneceram
ateacute 24 horas apoacutes o inicio do ensaio de expansatildeo Posteriormente agraves 24
horas natildeo houve mais variaccedilotildees volumeacutetricas significativas
Optou-se por analisar conjuntamente a amostra A20 outras
amostras que se retirou de campo para fins exploratoacuterios Estas amostras
eram muito semelhantes taacutetil e visualmente a amostra A20
principalmente no que diz respeito agrave coloraccedilatildeo e distribuiccedilatildeo dos planos
de descontinuidades conforme se pode observar na Figura 50 poreacutem
apresentaram perda de massa por imersatildeo de 100 desagregando Estas
amostras satildeo as amostras A23 A24 A25 Abaixo seguem fotos
ilustrativas (Figura 50)
109
Figura 50 ndash Fotos a) Solo A20 b) Solo A23 c) Solo A24
3324 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A21
A amostra A21 da mesma forma que a amostra A20 constitui-
se de areia siltosa de coloraccedilatildeo amarela clara e as descontinuidades
continuam presentes poreacutem com coloraccedilatildeo clara (Figura 51) Observa-
se que com a diminuiccedilatildeo da profundidade ocorre mudanccedila de coloraccedilatildeo
no material que preenche as descontinuidades A amostra A21 eacute um solo
do horizonte C De difiacutecil amostragem foi submetida ao ensaio de perda
de massa por imersatildeo (PMI) durante o periacuteodo de 48 horas natildeo
apresentando desagregaccedilotildees Quando submetida ao ensaio de expansatildeo
natildeo apresentou expansotildees significativas durante os primeiros 2
minutos apresentando expansotildees depois deste periacuteodo que se
estenderam lentamente ateacute o dia seguinte (24 horas) Posteriormente agraves
110
24 horas natildeo ocorreram mais variaccedilotildees volumeacutetricas visualmente
significativas
Figura 51 ndash Foto do solo A21 (solo central) comparado com os
solos A20 e A22 Pode-se observar a distribuiccedilatildeo dos planos aleatoacuterios
pela massa de solo que enfraquecem em relaccedilatildeo ao solo A20
3325 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A2 A8 A9
A16 A17 A19 e A27
A amostra A2 trata-se de uma areia siltosa com 25 de argila e
pedregulho fino horizonte C coloraccedilatildeo predominantemente rosa
avermelhado com pequena presenccedila de partiacuteculas de coloraccedilatildeo escura
semelhantes as que existiam nos planos de fratura da amostra A1 poreacutem
agora estas estatildeo muito dispersas na massa do solo natildeo mais
aglomeradas formando planos de fraqueza observar a Figura 52
Durante a retirada das amostras estas se apresentavam moderadamente
coesivas por isso ocorreram muitas quebras de amostras Esta amostra
foi submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) com
valor menor do que 10 apresentando desagregaccedilotildees que se considera
sem significacircncia possivelmente devidas agrave amolgamentos e
imperfeiccedilotildees superficiais da moldagem do corpo de prova ciliacutendrico e
grande sensibilidade
111
Figura 52 ndash Fotos dos solos A2 e A19
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo sobre os planos
horizontais e verticais do corpo de prova as deformaccedilotildees horizontais
foram bem maiores do que as verticais com posterior constacircncia em
180 segundos
A amostra A19 eacute visualmente muito semelhante agrave amostra A2
como se observa na Figura 52 areia siltosa com forte presenccedila de
partiacuteculas de feldspato alterado de coloraccedilatildeo branca quartzo e oacutexidos
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo apresentou
raacutepidas e fortes desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de bolhas e grande
movimentaccedilatildeo com desagregaccedilatildeo total em 1 minuto Quando submetida
ao ensaio de expansatildeo primeiramente apresentou fortes e raacutepidas
variaccedilotildees volumeacutetricas iniciais que depois permaneciam e se
espaccedilavam no tempo finalizando em torno de 22 horas Esta amostra
foi a segunda que mais expandiu perdendo em grandeza para a amostra
A22 poreacutem foi a que mais demorou a expandir Apesar de muito
semelhante agrave amostra A1 este solo apresentou propriedades indesejadas
de fortes desagregaccedilotildees quando submersa em aacutegua por isso natildeo foi
submetido a ensaios mecacircnicos nem avaliaccedilatildeo da anisotropia e
heterogeneidade
As amostras de solo A8 A9 A16 A17 e A27 satildeo areias
siltosas predominantemente granulares com grande quantidade de silte
constituiacutedas secundariamente por areia meacutedia a fina com pouca
presenccedila de areia grossa e pedregulho marcada pela presenccedila de feldspato alterado composta por forte e acentuada coloraccedilatildeo
avermelhada muito semelhante agrave amostra A2 (Figura 53) Os solos com
este tipo de aspecto e texturas visualmente dominam o manto residual
desta encosta ilustra-se esta reflexatildeo com as imagens do talude nas
Figuras 54 55 56 e 57 Apesar de serem pouco coesivos apresentam-se
112
de faacutecil amostragem As amostras A8 e A9 foram submetidas ao ensaio
de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando desagregaccedilotildees
raacutepidas e totais Inicialmente durante a imersatildeo em aacutegua pura ocorre
uma desagregaccedilatildeo forte com grande formaccedilatildeo de bolhas
Figura 53 ndash Solo A9
A amostra A9 apoacutes 1 minuto aproximadamente encontrava-se
completamente desagregada As amostras A16 e A17 somente foram
caracterizadas e submetidas agrave perda de massa por imersatildeo
A raacutepida desagregaccedilatildeo e acentuada formaccedilatildeo de bolhas quando
imersos em aacutegua pura indica que a influecircncia da coesatildeo aparente seja
alta neste arcabouccedilo soacutelido Quando submetidas ao ensaio de expansatildeo
sobre o plano vertical apresentaram expansotildees altas quando comparadas
com os solos A1 e A2
Apesar de possuiacuterem variaccedilotildees volumeacutetricas de mesma
grandeza entre si diferem um pouco no tempo de estabilizaccedilatildeo das
mesmas pois a amostra A8 sofreu variaccedilotildees volumeacutetricas
extremamente raacutepidas que por sua vez se completaram em 180s e a
amostra A9 estabilizou suas deformaccedilotildees em 540s
Devido agrave semelhanccedila taacutetil-visual eacute de se esperar que as
amostras A16 e A17 se comportem muito semelhantemente agraves amostras
A8 e A9
113
Figura 54 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio dos solos semelhantes ao
solo A2 sobre o perfil residual do talude e em geral por toda a regiatildeo
de Satildeo Pedro de Alcacircntara vista lateral
Figura 55 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior central
114
Figura 56 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista superior esquerda
Figura 57 ndash Visualizaccedilatildeo do domiacutenio vista frontal
3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e A14
As amostras A3 e A14 satildeo areias siltosas que possuem uma
coloraccedilatildeo predominantemente cinza meacutedio a claro de comportamento
fortemente granulares e presenccedila marcante de areia grossa e ateacute
pedregulhos parecendo representantes do horizonte C de textura
115
grosseira muito proacuteximas da rocha matildee como se pode contemplar na
Figura 58 A amostragem foi dificultosa pois se tratavam de solos muito
pouco coesivos por isso ocorriam muitas quebras de amostras durante
sua retirada A amostra A3 foi submetida ao ensaio de perda de massa
por imersatildeo (PMI) apresentando PMI = 42 portanto as desagregaccedilotildees
foram significativas sem formaccedilatildeo de bolhas Por outro lado a amostra
A14 desagregou instantaneamente quando imersa com formaccedilatildeo de
bolhas
Figura 58 - Visualizaccedilatildeo da aacuterea predominada pelos solos A3
A14 e semelhantes ao entorno da rocha matildee
Acredita-se que a ocorrecircncia da desagregaccedilatildeo brusca em geral eacute
provocada pelo fato destes solos de natureza puramente granular apesar
de estarem relativamente proacuteximos da rocha matildee jaacute terem perdido
quase toda a cimentaccedilatildeo reliacutequiar e ao mesmo tempo ainda natildeo
sofreram influecircncia do processo de argilizaccedilatildeo em direccedilatildeo agrave superfiacutecie
Por outro lado quando submetidas ao ensaio de expansatildeo sobre o plano
vertical inopinadamente natildeo apresentaram variaccedilotildees volumeacutetricas
causando surpresa pois era de se esperar um comportamento
semelhante aos jaacute identificados Estes fatos foram comprovados pela
realizaccedilatildeo de mais dois ensaios de expansatildeo para a mostra A3 que por
sua vez confirmaram tal tendecircncia diversa
116
Devido as suas condiccedilotildees indesejadas natildeo foram submetidos
aos ensaios mecacircnicos nem foram avaliadas as condiccedilotildees de
heterogeneidade e anisotropia
3327 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A10
A amostra A10 eacute um silte arenoso com argila (17) sem
pedregulho de forte coloraccedilatildeo rubra (vermelha) possuindo um aspecto
bem homogecircneo apesar de ocorrem algumas poucas concentraccedilotildees de
areia grossa agrave meacutedia em forma de lentes em seu interior que muitas
vezes rompem com facilidade durante a amostragem aparecendo
tambeacutem em forma de bolsas parecendo estarem em um grau de
alteraccedilatildeo elevado notam-se tais detalhes na Figura 59 No geral durante
a retirada de amostras apresentavam-se bem coesivas e de faacutecil
amostragem Como estaacute relativamente proacutexima agrave superfiacutecie afigura-se
que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de processos
superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes diversos
em seus vazios por lixiviaccedilatildeo aleacutem de aacutecidos orgacircnicos e plasma
organo-uacutemico proveniente da vegetaccedilatildeo local representante do
horizonte B
Figura 59 ndash Solo A10 (direita) comparado ao solo A9
(esquerda)
O corpo de prova que foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentou lentas desagregaccedilotildees com
formaccedilatildeo de bolhas ateacute uma desagregaccedilatildeo total onde se reduz
finalmente a pedaccedilos de amostra Quando submetida ao ensaio de
117
expansatildeo apresentou expansotildees significativas de mesma grandeza do
grupo anterior (A9) poreacutem lentas e dispersas no tempo Observou-se
comparando este solo com o grupo anterior que ao aumentar a fraccedilatildeo de
argila na matriz de solo as expansotildees se tornam lentas e dispersas no
tempo o que era de se esperar pois aumentando a fraccedilatildeo argilosa
aumentamos as propriedades vinculadas agrave plasticidade do solo
3328 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A11
O solo A11 trata-se de uma argila arenosa com silte de
coloraccedilatildeo vermelha escura sem presenccedila de pedregulhos horizonte B
Possui um aspecto bem homogecircneo e coesivo apesar de algumas
concentraccedilotildees de partiacuteculas de areia meacutedia agrave fina em sua massa
provenientes possivelmente da lenta alteraccedilatildeo de minerais quartzosos
muitas vezes concentradas em regiotildees em forma de lentes ou bolsas em
seu interior proporcionando fraqueza rompendo e dificultando a
amostragem (Figura 60) Foi submetida ao ensaio de perda de massa por
imersatildeo (PMI) natildeo apresentando desagregaccedilotildees Por se encontrar
relativamente proacuteximo a superfiacutecie acredita-se que sua matriz tenha
sofrido fortes efeitos da argilizaccedilatildeo superficial com deposiccedilatildeo de oacutexidos
metaacutelicos e aacutecidos orgacircnicos por lixiviaccedilatildeo
Figura 60 ndash Solo A11 (amostras utilizadas na compressatildeo
diametral)
Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas
e raacutepidas expansotildees
118
3329 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre a amostra A22
Esta amostra A22 eacute um silte argiloso com areia fina muito
diferente do restante das amostras coletadas no maciccedilo de Satildeo Pedro
Possui um aspecto taacutetil e visual de material bem coesivo discordando
do restante das amostras poreacutem visualmente mantendo alguns traccedilos
mineraloacutegicos em comum coloraccedilatildeo clara tendendo a branca Tais
aspectos podem ser avaliados segundo a Figura 61 Aparentemente
acredita-se que este material seja originado por uma grande
concentraccedilatildeo de feldspatos alterados Possui a maior quantidade de
argila entre todas as amostras estudadas aproximadamente de 29
concomitantemente maior iacutendice de plasticidade igual a 35 Possui
um aspecto de relativa homogeneidade e natildeo apresenta planos de
fraqueza Parece ser um solo intermediaacuterio entre o horizonte B e C
Figura 61 ndash Solo A22 (esquerda) comparado com outros solos
(amostras utilizadas na compressatildeo diametral)
Quando submetida ao ensaio de perda de massa por imersatildeo
natildeo apresentou desagregaccedilotildees e durante o ensaio de expansatildeo
apresentou uma raacutepida e grande expansatildeo estruturada de 028-065
para um tempo meacutedio de 30 minutos Sua expansatildeo natildeo eacute a mais lenta
poreacutem esta entre as maiores em valor de grandeza entre as amostras
analisadas A expansatildeo desestruturada foi de 469 para 82020s
119
333 Materiais da regiatildeo 2 (Colocircnia Santana)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um talude situado proacuteximo da estrada
que une o distrito de Colocircnia Santana pertencente ao municiacutepio de Satildeo
Joseacute ao municiacutepio de Satildeo Pedro de Alcacircntara proacuteximo agrave edificaccedilatildeo
com nuacutemero 10250 no lugar conhecido como Fundo do Bar do Osni
aproximadamente 10 km da BR 101 com altura estimada em 20 metros
provavelmente proveniente de uma encosta que sofreu antigo
deslizamento
Figura 62 ndash Local de amostragem do solo A5 que corresponde agrave
amostra 02 da figura
O solo residual eacute proveniente de uma rocha matildee muito
semelhante ao granito encontrado na regiatildeo 1 por estas razotildees o manto
residual existente eacute muito semelhante ao perfil de Satildeo Pedro de
Alcacircntara (Figura 62) O talude eacute muito iacutengreme e erodido Segundo as
descriccedilotildees do geoacutelogo Vitor Hugo Teixeira o talude eacute constituiacutedo pelos
horizontes B e C de um granito gnaisse grosseiro formando um solo
siacuteltico-areno pouco argiloso avermelhado (horizonte C) e argilo-siltoso
avermelhado (horizonte B)
Este perfil como um todo natildeo se apresentou muito heterogecircneo
apesar de apresentar grande variabilidade de minerais e estados fiacutesicos
de alteraccedilatildeo Trata-se de uma amostra de solo de coloraccedilatildeo
predominantemente vermelho suave com presenccedila de material granular
como pedregulhos podendo ateacute ser denominada de pedregulho arenoso
com silte e pouca argila denominada amostra A5 retirada aacute uma
120
profundidade aproximada de 3 a 4 metros Natildeo apresentou planos de
fraqueza Durante a manipulaccedilatildeo da amostra em laboratoacuterio foi possiacutevel
perceber que apesar de se apresentar bem coesivo parecia
aparentemente desestruturado pois parecia apresentar-se em um estado
de plasticidade que o mantinha pouco resistente ou seja sem rigidez
caracteriacutestica dos solos desestruturados ou sedimentares Foi submetida
ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando
desagregaccedilotildees lentas poreacutem totais Acredita-se que esta amostra
inicialmente em algum momento em sua historia geoloacutegica tivesse sido
possuidora de uma coesatildeo verdadeira alta e representativa poreacutem foi
completamente alterada devida provavelmente ao fato de ser um
coluacutevio derivado de algum antigo escorregamento pois existem fortes
indiacutecios visuais de formaccedilatildeo de superfiacutecies de ruptura antigas por todo
o talude conforme se pode observar na Figura 62 Quando submetida ao
ensaio de expansatildeo natildeo apresentou expansatildeo sendo que consideramos
para este caso um tempo de anaacutelise dobrado de 96 horas
Devido agraves propriedades encontradas natildeo se se realizaram ensaios
mecacircnicos para estes solos nem se avaliaram anisotropia e
heterogeneidade Os valores encontrados para o solo desta regiatildeo
serviram apenas como dados exploratoacuterios e comparativos Por estas
razotildees tambeacutem natildeo se coletou mais amostras nesta regiatildeo
334 Materiais da regiatildeo 3 (Florianoacutepolis primeiro ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC 401 que liga o centro da capital ao norte da Ilha
de Santa Catarina com altura meacutedia de 45 metros proveniente de uma
encosta que sofreu deslizamento em decorrecircncia das grandes chuvas de
novembro do ano de 2008 inclusive com uma morte e fechamento da
rodovia durante semanas com enormes prejuiacutezos Estima-se que o
deslizamento tenha retirado uma massa meacutedia de 15 metros de
espessura sobre a camada atual conforme a Figura 63 O solo residual eacute
proveniente da rocha matildee do clatilde graniacutetico denominado Granito Ilha
muito comum na regiatildeo reconhecido e classificado por Santos em 1997
Apresenta granulaccedilatildeo meacutedia a grosseira Mineralogicamente eacute
constituiacutedo por plagioclaacutesio k-feldspato quartzo e biotita Apresenta
um modelo geomorfoloacutegico de morros altos fortemente dissecados
arcabouccedilo soacutelido estruturado sobre forte influecircncia da coesatildeo aparente
com encostas iacutengremes afloramento de matacotildees intensamente
alterados de coloraccedilatildeo cinza agrave rosaacutecea
121
Santos (1997) enfatiza em seus trabalhos de campo que o
granito Ilha apresenta pouca variaccedilatildeo textural sendo isoacutetropo de
composiccedilatildeo mineraloacutegica homogecircnea ao longo da regiatildeo Poreacutem devido
ao alto grau de alteraccedilatildeo existente ocorre uma intensa heterogeneidade
nos horizontes Os horizontes mais proacuteximos agrave rocha matildee apresentam-se
com matriz predominante granular e alta rigidez Com a diminuiccedilatildeo da
profundidade em pequena escala comeccedilam a predominar as matrizes
coesivas diminuindo a rigidez Devido agrave heterogeneidade existem
horizontes com predominacircncia de areias siltosas siltes arenosos siltes-
argilosos como se pode observar na Figura 63
Figura 63 ndash Vista lateral esquerda da encosta onde se observa
matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais
granulares
122
Figura 64 ndash Vista da uacuteltima banqueta do taludamento realizado na
encosta antes da colocaccedilatildeo do sistema de drenagem observando-se a
presenccedila de material aparentemente de natureza coesiva
Nesta regiatildeo coletou-se somente uma amostra visto a hipoacutetese
de que provavelmente somente se encontrariam solos com as
propriedades semelhantes agrave amostra exploratoacuteria coletada denominada
de amostra A12 mostrada em detalhe na Figura 64 retirada da
profundidade aproximada de 3-4 metros Trata-se de uma argila arenosa
com silte de forte coloraccedilatildeo vermelha escura (Figura 66) com aspecto
macroestrutural granular e grosseiro todos representantes do horizonte
C
Apesar de bem coesivo apresentava-se muito rijo e de difiacutecil
amostragem Como aparentemente parece ter se formado proacuteximo a
superfiacutecie parece que a matriz desse solo recebeu grande influecircncia de
processos superficiais de argilizaccedilatildeo e deposiccedilatildeo de agentes cimentantes
em seus vazios O corpo de prova foi submetido ao ensaio de perda de
massa por imersatildeo (PMI) apresentando fortes e raacutepidas desagregaccedilotildees
com formaccedilatildeo de muitas bolhas desagregando totalmente em 12 horas
Devido a sua rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total
seja principalmente devida aos efeitos da coesatildeo aparente Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou expansotildees significativas e
lentas Estas variaccedilotildees volumeacutetricas se estenderam por 39 minutos
Outro aspecto importante observado eacute que durante o tempo em
que esta a amostra permaneceu na cacircmara uacutemida esperando para ser
ensaiada ocorreu uma significativa alteraccedilatildeo em seu teor de umidade
123
inicial em torno de 5 provocando na amostra um enrijecimento
notado durante o manuseio e moldagem dos corpos de prova (Figura
66)
Apesar da grande quantidade de argilo-minerais presentes estes
solos parecem ter propriedades de cimentaccedilotildees entre partiacuteculas muito
fracas aleacutem de possuir fortes indiacutecios de que a coesatildeo aparente domina
seu comportamento
Por estas razotildees este solo natildeo foi submetido aos ensaios
mecacircnicos nem avaliaccedilotildees de anisotropia e heterogeneidade sendo que
os valores encontrados para este solo permaneceram como comparativos
e exploratoacuterios
Apesar do exposto esta regiatildeo foi de grande valia para
pesquisa pois a rocha matildee destes solos era a uacutenica que se tinha certeza
da denominaccedilatildeo geoloacutegica correta identificada por Santos em 1996
designado por Granito Ilha Portanto por semelhanccedila poder-se-ia
extrapolar valores referentes agraves outras regiotildees visto a parecenccedila
verossiacutemil desta com as rochas matrizes das outras regiotildees pesquisadas
Na Figura 66 segue ilustraccedilatildeo
Figura 65 ndash Solo A12 em detalhe
124
Figura 66 ndash Afloramentos de rochas mostrando suas semelhanccedilas a)
Rocha matildee do ponto 4 b) Rocha graniacutetica denominada Granito Ilha
ponto 3 c) Rocha matildee encontrada na encosta de Satildeo Pedro de
Alcacircntara regiatildeo 1
335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte em talude situado as
margens da rodovia SC401 aproximadamente 500 metros depois do
grande deslizamento de 2008 lado direito da pista em direccedilatildeo ao norte
da ilha Segundo relatos este talude eacute proveniente de um antigo
deslizamento ocorrido na deacutecada de 80
Visualmente possui uma grande quantidade de materiais
alterados do ponto de vista da estruturaccedilatildeo na grande maioria coluacutevios
sob forte erosatildeo Natildeo se sabe com exatidatildeo a designaccedilatildeo desta rocha
125
como era de se esperar apresenta-se muito semelhante agrave rocha mater da
regiatildeo 3
Figura 67 ndash Coleta da amostra do solo A13 observando-se uma
matriz granular grosseira e riacutegida
Nesta regiatildeo foi somente coletada uma amostra denominada
A13 aproximadamente a 3 metros de profundidade pois se supotildee que
os solos em seu entorno estivessem em mesmas condiccedilotildees da amostra
coletada (Figura 67) Trata-se de uma areia pedregulhosa com
significativa quantidade de silte e argila de coloraccedilatildeo vermelha meacutedia a
escuro aspecto macroporoso e granular grosseiro Apresentando-se
muito riacutegido e de difiacutecil amostragem in loco Parece ser um solo tiacutepico
representante do horizonte C (Figura 68) O corpo de prova foi
submetido ao ensaio de perda de massa por imersatildeo (PMI)
apresentando raacutepidas desagregaccedilotildees com formaccedilatildeo de muitas bolhas O
arcabouccedilo soacutelido se desfaz em torno de 5 minutos A ascendecircncia da
aacutegua sobre a massa de solo se daacute muito rapidamente Devido a sua
rigidez e dessecamento acredita-se que sua coesatildeo total seja
principalmente devida a parcela de coesatildeo aparente e talvez
influenciada pelas alteraccedilotildees no teor de umidade devido agrave amostragem
e pela permanecircncia na cacircmara uacutemida Quando submetida ao ensaio de
expansatildeo apresentou expansotildees pequenas e lentas Estas variaccedilotildees
volumeacutetricas se estenderam por 79 minutos
126
Figura 68 ndash Solo A13 agrave direita Comparou-se o solo A13 com o solo
A12 agrave esquerda
Devido agraves propriedades indesejadas apresentadas pela amostra
A13 os dados obtidos para a mesma foram somente utilizados como
comparativos e exploratoacuterios
336 Materiais da regiatildeo 5 (Pantanal-Costeira)
A regiatildeo eacute constituiacuteda por um corte de aproximadamente 11
metros realizado para a construccedilatildeo de um condomiacutenio em um terreno
situado em Florianoacutepolis na Avenida Deputado Antonio Edu Vieira ao
lado do nuacutemero 122 Como o afloramento rochoso era intensamente
exposto foi utilizado pela construtora escavaccedilatildeo em rocha com uso de
explosivos Esta rocha aflorante eacute um granito de textura equigranular
fina podendo ser enquadrado como pertencente ao clatilde graniacutetico das
outras regiotildees estudadas conforme exemplificado na Figura 66 O
manto residual apresenta granulometria bem dividida uma parte
correspondente agrave fraccedilatildeo grosseira composta por partiacuteculas de quartzo e
feldspatos alcalinos em alteraccedilatildeo com a presenccedila de pedregulhos e
outra parte corresponde agrave fraccedilatildeo siltosa fina composta por plagioclaacutesios
alterados que ainda natildeo se transformaram completamente em argila
caulinizados talvez proporcionando veios esbranquiccedilados palhetas de
muscovita em decomposiccedilatildeo com presenccedila de pouco quartzo e
lixiviaccedilatildeo de oacutexidos de metais (SANTOS 1997) A coloraccedilatildeo dos solos
vai do amarelo ao vermelho
127
Figura 69 ndash Visatildeo geral das escavaccedilotildees e da construccedilatildeo da
estrutura de contenccedilatildeo
Figura 70 ndash Local de amostragem do solo A4 coberto por lona
preta na Figura 69
128
Figura 71 ndash Local de amostragem dos solos A6 A7
pertencentes ao horizonte C
Figura 72 ndash Afloramento da rocha matildee
Como era de se esperar o perfil como um todo eacute muito
heterogecircneo apresentando grande variabilidade de minerais e estados
fiacutesicos de alteraccedilatildeo
A amostra A4 retirada da profundidade de 3 metros trata-se de um solo areno-silto argiloso de coloraccedilatildeo fortemente amarelada com
rajadas claras tendendo a brancas provavelmente constituiacutedas de
feldspato alterado caracteriacutestica do horizonte B (Figuras 69 e 70)
Durante sua retirada esta se apresentou bem coesiva fato que a anaacutelise
granulomeacutetrica confirmou Sua massa eacute distribuiacuteda sobre placas
129
verticais ou seja planos de fraqueza em forma de capas que
perigosamente se desprendiam durante a amostragem pois o corte era
bem vertical (Figura 70) Acredita-se em uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de
que a formaccedilatildeo destes planos de fratura seja devida aos efeitos da
propagaccedilatildeo das ondas de choque durante as explosotildees para escavaccedilotildees
em rocha que ocorreram em seu entorno Apresentou perda de massa de
50 durante o ensaio PMI Sua desagregaccedilatildeo natildeo eacute imediata eacute lenta
ocorrendo ao longo do periacuteodo de 48 horas Observou-se que as
desagregaccedilotildees iniciam e se propagam exatamente pelos mesmos planos
de fraqueza notados em campo A presenccedila da aacutegua parece expandir
estes planos pois a desagregaccedilatildeo se daacute em forma de blocos Por isso
acredita-se que este solo possuiacutesse uma coesatildeo verdadeira razoaacutevel
antes das obras de escavaccedilatildeo As ondas de choque das explosotildees
provocaram fendas e desestruturaram estes solos em capas ou blocos
provocando micro-fraturas por sua vez enfraquecendo as ligaccedilotildees ao
entorno deste plano facilitando a passagem da aacutegua percolante
desenvolvendo poro-pressatildeo tendendo a separar as fendas por fim
facilitando agraves expansotildees
Figura 73 ndash Solo A4 agrave esquerda e solo A15 agrave direita
Outra observaccedilatildeo hipoteacutetica seria a presenccedila de minerais
expansivos na presenccedila da aacutegua agindo conjuntamente com a presenccedila
das fendas o que seria razoaacutevel devido agrave grande presenccedila de feldspato alterado mas que por sua vez soacute poderia ser verificado com certeza
mediante uma analisa quiacutemico-mineraloacutegica A expansatildeo eacute pequena
talvez devido agrave coesatildeo do argilo-mineral que ainda resta intacta aos
efeitos da explosatildeo O valor de expansatildeo se torna constante depois de
130
390 segundos Para este solo excepcionalmente realizamos expansotildees
nas direccedilotildees vertical e horizontal apesar de seus dados serem somente
de caraacuteter exploratoacuterio e comparativo
A amostra A6 retirada da profundidade de 7 metros e o solo
A7 retirado da profundidade de 3 metros desagregaram rapidamente e
natildeo apresentaram expansotildees talvez pela sua natureza puramente
granular e grosseira caracteriacutesticas do horizonte C somam-se a isso os
efeitos das ondas de explosatildeo (Figura 71) A amostra A15 (Figura 73)
pertence a um horizonte C heterogecircnea silto-granular apresentou
expansatildeo relativamente alta e raacutepida alcanccedilando valor maacuteximo em 240
segundos apoacutes permanecendo constante Foi submetida ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo (PMI) apresentando uma desagregaccedilatildeo
quase que completa em torno de 15 minutos depois se tornando um
tanto lenta mas completando-se em torno de 12 horas Durante a
desagregaccedilatildeo natildeo ocorreram formaccedilotildees de bolhas significantes
Para estas amostras a presenccedila de feldspato alterado eacute
visualmente menor do que para a amostra A4 observada na Figura 73
Por estarem mais longe da zona de explosatildeo devido agraves escavaccedilotildees e
pelo fato de serem pouco coesivas natildeo se observam estes planos de
fraqueza formados em sua massa Talvez pelo fato de que sua massa
seja constituiacuteda de um sistema predominantemente granular tenha
ocorrido um amortecimento dos efeitos da propagaccedilatildeo das ondas de
choque
Os valores de caracterizaccedilatildeo obtidos para as amostras A4 A6 A7
e A15 foram utilizados no trabalho somente como dados comparativos
e exploratoacuterios visto possuiacuterem propriedades indesejadas para a
pesquisa
34 Meacutetodo experimental
Os ensaios de laboratoacuterio pautaram-se em
- Perda de massa por imersatildeo em aacutegua destilada com corpo de
prova totalmente livre sem normativa especiacutefica para solos estruturados
realizada conforme especificado no subitem 32 ldquoConceito de perda de
massardquo (Paacutegina 94)
- Anaacutelise granulomeacutetrica utilizando-se recomendaccedilotildees da NBR
7181 (ABNT 1984) e os resultados expressos conforme a escala
granulomeacutetrica da ABNT dada pela NBR 650295 (solos e rochas)
- Densidade ou Determinaccedilatildeo da massa real dos gratildeos do solo
segundo a NBR 6508 (ABNT 1984)
131
- Limites de Atterberg pela determinaccedilatildeo do Limite de
Liquidez segundo a NBR 6459 (ABNT 1984) e determinaccedilatildeo do
Limite de Plasticidade segundo a NBR 7180 (ABNT 1984)
- Expansatildeo com corpo de prova livre verticalmente sem
normativa especifica para solos estruturados
- Cisalhamento direto (ASTM D308098)
- Compressatildeo diametral ou ensaio Brasileiro (Brazilian Test)
segundo as normativas brasileiras NBR 6118-2003 NBR-7222-94 e
BRITISH STANDARD 1881 (1970)
Na figura 74 ilustra-se utilizando um fluxograma resumido o
meacutetodo experimental da pesquisa
Figura 74 ndash Fluxograma resumido do meacutetodo experimental
A 1ordf Etapa mencionada no fluxograma da Figura 74 refere-se agrave
amostragem e foi comentada no item 31 ldquoSeleccedilatildeo de materiais e a
amostragemrdquo Paacutegina 91
Para o ensaio de perda de massa 2ordf Etapa do fluxograma
resumido (Figura 74) imergia-se os corpos de prova padratildeo ciliacutendricos
de 381mm de diacircmetro e 782mm de comprimento estruturados por
um periacuteodo de 48 horas em um recipiente proacuteprio para tal como
descrito no subitem 42 (Paacutegina 135) Estas dimensotildees dos corpos de
132
prova foram escolhidas para que se uniformizassem os corpos de prova
em funccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral
Apenas 7 das 27 amostras inicialmente coletadas
permaneceriam com o arcabouccedilo soacutelido inalterado apoacutes a realizaccedilatildeo da
Perda de Massa por Imersatildeo em aacutegua A apresentaccedilatildeo dos resultados
(PMI) encontra-se na Tabela 14 (Paacutegina 138) Os solos que
permaneceram inalterados quando submetidos ao PMI foram
denominados selecionados e os que desagregaram denominados
rejeitados consequumlentemente suas regiotildees chamadas de exploratoacuterias
conforme o exposto no item 32 ldquoConceito de perda de massa por
imersatildeo em aacutegua (PMI)rdquo Paacutegina 94
Na 3ordf Etapa (Figura 74) aplicava-se o conceito de perda de
massa por imersatildeo em si fazendo-se o seguinte os materiais
selecionados (PMIlt10) eram encaminhados para a realizaccedilatildeo dos
ensaios de expansatildeo vertical horizontal desestruturada e os ensaios
mecacircnicos os materiais rejeitados (PMIgt10) eram submetidos
somente agrave expansatildeo no plano vertical Natildeo obstante realizavam-se
algumas medidas de expansotildees desestruturadas tambeacutem no plano
horizontal para os solos rejeitados para que houvesse possibilidades de
comparaccedilotildees e aproveitamento de amostras
Na 4ordf Etapa (Figura 74) realizavam-se efetivamente os ensaios
de caracterizaccedilatildeo limites de Atterberg e as expansotildees verticais
Ressalta-se que estes ensaios foram realizados para todas as amostras
coletadas incluindo os solos provenientes das regiotildees exploratoacuterias
muitas vezes recusados Foram guardadas algumas pequenas amostras
indeformadas excedentes na cacircmara uacutemida do LMS-UFSC
Para estas amostras que permaneceram intactas (amostras
selecionadas) apoacutes a realizaccedilatildeo do PMI mediu-se a traccedilatildeo indireta sob
condiccedilotildees poacutes-inundadas e naturais e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento utilizando o cisalhamento direto (ensaios mecacircnicos) Esta
etapa eacute denominada 5ordf Etapa no fluxograma resumido (Figura 74)
Mais especificamente para os solos selecionados media-se agrave
expansatildeo de corpos de prova estruturados nas condiccedilotildees naturais
submetidos agrave imersatildeo em aacutegua destilada em dois planos
perpendiculares Moldava-se para uma mesma amostra dois corpos de
prova segundo dois planos vertical e horizontal tendo como referecircncia
a posiccedilatildeo zenital onde o plano vertical formaria um acircngulo de zero
graus Natildeo obstante media-se tambeacutem a expansatildeo desestruturada destes
materiais
Ainda sobre a 5ordf Etapa para os solos selecionados prosseguia-
se realizando os ensaios mecacircnicos de cisalhamento direto com corpos
133
de provas estruturados inundados para um mesmo solo nas duas
direccedilotildees vertical e horizontal outra vez utilizando como referencial a
equumlidade da posiccedilatildeo zenital Tinha-se o cuidado de fazer corresponder agrave
posiccedilatildeo destes corpos de prova as mesmas posiccedilotildees submetidas agraves
expansotildees
Por uacuteltimo realizava-se o ensaio de compressatildeo diametral
poreacutem somente no plano vertical Para tal utilizavam-se corpos de prova
estruturados nas condiccedilotildees naturais de um mesmo solo todavia
moldavam-se dois corpos de prova igualmente nas mesmas condiccedilotildees
No primeiro (CP) realizava-se o ensaio nas condiccedilotildees de estado natural
e no segundo (CP) nas condiccedilotildees inundadas
Figura 75 ndash Padratildeo de moldagem dos corpos de prova agrave esquerda (a) o
torno e a direita (b) o molde (bercinho padratildeo)
Para a realizaccedilatildeo dos ensaios de perda de massa e compressatildeo
diametral adotou-se como padratildeo corpos de prova de 381 mm de
diacircmetro por 782 mm de altura do qual a moldagem e os instrumentos
utilizados estatildeo ilustrados na Figura 75
134
4 ENSAIOS REALIZADOS E APRESENTACcedilAtildeO DOS
RESULTADOS
41 Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral realizadas durante os
ensaios de caracterizaccedilatildeo e limites de Atterberg
Observaram-se durante a realizaccedilatildeo dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo alguns aspectos problemaacuteticos vinculados diretamente
aos solos residuais
Fundamentalmente o procedimento de destorroamento acaba
por quebrar e separar minerais sensiacuteveis como os feldspatos alterados
alterando o tamanho original das partiacuteculas Natildeo obstante a utilizaccedilatildeo
do hexametafosfato de soacutedio durante a floculaccedilatildeo acaba muitas vezes
por natildeo cumprir seu papel deixando de separar partiacuteculas de argila
fortemente aderidas agraves partiacuteculas maiores como os pedregulhos por
exemplo Estes pontos no procedimento recomendado pela norma satildeo
questionaacuteveis sobre o ponto de vista das anaacutelises para solos residuais
Mitchell (1976) jaacute havia notado que havia mais partiacuteculas argilosas do
que a granulometria apresentava para solos residuais de granito da
regiatildeo de Berkeley (USA) comparando os resultados de granulometria
convencional com os de anaacutelises microscoacutepicas bem detalhadas
Uma questatildeo importante e tambeacutem discutiacutevel diz respeito
sobre a alteraccedilatildeo que ocorre no teor de umidade inicial in situ mesmo
estando os solos devidamente armazenados na cacircmara uacutemida ateacute a data
da moldagem dos corpos de prova Para os solos estudados estima-se
que as alteraccedilotildees ocorram entre o intervalo de 15 a 5 durante um
periacuteodo de 10 meses e acredita-se que devido a varias razotildees estas
influenciam decisivamente as estruturaccedilotildees dos solos Estes materiais
por possuiacuterem permeabilidade aberta perdem e absorvem facilmente
aacutegua em seus vazios alterando significativamente o teor de umidade
natural Por exemplo pode-se mencionar que estas variaccedilotildees no teor de
umidade promovem um enrijecimento da amostra dentro da cacircmara
uacutemida provocado pelo domiacutenio das forccedilas capilares que comeccedilam a
atuar intensamente sobre o arcabouccedilo soacutelido sentiu-se estes efeitos
durante a manipulaccedilatildeo e moldagem dos corpos de prova em periacuteodos
diferentes Uma segunda hipoacutetese eacute de que estas forccedilas capilares possam
ser tatildeo intensas a ponto de esmagar as cimentaccedilotildees assumindo por sua
vez o papel destas poreacutem desestruturando os solos sobre o ponto de
vista da existecircncia das cimentaccedilotildees entre partiacuteculas
135
Avaliaram-se as propriedades plaacutesticas e coesivas conforme os
resultados dos limites de Atterberg (Tabela 23) As conclusotildees geo-
mecacircnicas para solos residuais estruturados baseadas nos meacutetodos
tradicionais para solos sedimentares natildeo satildeo realistas por conseguinte
natildeo reproduzem o comportamento do arcabouccedilo soacutelido real destes solos
Anaacutelises baseadas em meacutetodos desestruturantes e reconstituintes como
os recomendados por Nogami e Villibor (1994) ou muitas vezes
denominados de classificaccedilatildeo dos solos tropicais ou lateriacuteticos por
exemplo satildeo contraditoacuterios A falha estaacute na proacutepria concepccedilatildeo de
desestruturaccedilatildeo do arcabouccedilo soacutelido Quando se desestrutura o solo
reconstituindo-o fisicamente natildeo jaacute se tem mais o mesmo material pois
o arcabouccedilo soacutelido na forma estruturada do mesmo natildeo existe mais e
segundo o estado tecnoloacutegico atual seraacute impossiacutevel reproduzi-lo Por
outro lado muitas vezes os equipamentos utilizados natildeo possuem
sensibilidade suficiente para computar valores de plasticidade e liquidez
pequenos muito comum para os solos tropicais e subtropicais
Tem-se como predefinido que qualquer ensaio aplicado aos
solos naturalmente estruturados deve ter como predicado a preservaccedilatildeo
ao maacuteximo possiacutevel da estruturaccedilatildeo natural destes Reconhece-se que
por suas peculiaridades evidentemente estes solos satildeo problemaacuteticos
devido ao fato da dificuldade da realizaccedilatildeo dos procedimentos e ensaios
usuais Como sugestatildeo se deveriam adaptar novos equipamentos
que imprimissem aos solos pouquiacutessimos efeitos mecacircnicos
consequentemente que tivessem alto grau de sensibilidade assim
partir-se-ia do principio da conservaccedilatildeo das cimentaccedilotildees naturais
durante a anaacutelise geoteacutecnica
42 Ensaio de Perda de Massa por Imersatildeo (PMI)
Como anteriormente no item 32 na Paacutegina 94 jaacute foi apresentado
o conceito de perda de massa por imersatildeo agora irar-se-aacute apresentar
diretamente o ensaio e seus resultados
Na segunda etapa (Figura 74) em laboratoacuterio o conceito de
perda de massa por imersatildeo foi aplicado realizando-se o ensaio de perda
de massa por imersatildeo em aacutegua (PMI) com a imersatildeo em aacutegua de um
corpo de prova (CP) livre sem moldes ciliacutendrico de 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento estruturado por um periacuteodo de 48
horas em um recipiente especialmente manufaturado para tal Os
resultados encontram-se na Tabela 14 paacutegina 138 Como jaacute dito estas
136
dimensotildees (CP) foram escolhidas visando corpos de prova semelhantes
aos do ensaio de compressatildeo diametral
Na Figura 76 tem-se um exemplo Em ldquoArdquo encontra o solo
A1SPA imerso durante 48 horas e permanecendo sem desagregaccedilotildees
No fundo do recipiente pode-se notar que natildeo haacute material acumulado o
que natildeo se pode dizer para o material em ldquoBrdquo na Figura 76 que
desagregou parcialmente no primeiro minuto depois de imerso em aacutegua
e que no final de 5 minutos encontrava-se totalmente desagregado
acumulando material no fundo do pote coletor Na mesma figura (Figura
76) pode-se observar um exemplo de solo selecionado (A) e outro de
rejeitado (B) Acredita-se que um valor de ateacute 10 de perda de massa
possa ser devido a alguma imperfeiccedilatildeo amostral e que o tempo de 48
horas para estes solos seja suficiente para que o arcabouccedilo soacutelido
aproxime-se do estado saturado
Figura 76 - Visualizaccedilatildeo das amostras submetidas ao ensaio de
perda de massa por imersatildeo durante 48 horas A esquerda selecionada
(A1SPA) e a direita rejeitada (A3SPA)
Para a realizaccedilatildeo do ensaio de perda de massa por imersatildeo
produziu-se um recipiente conforme as Figuras 77 e 78 que basicamente se constitui em um pote (e) com uma torneira adaptada em
sua base (b) e acima desta base um pedestal drenante (c) envolto em
dreno geoteacutecnico (a) onde o corpo de prova permanecia repousando
137
durante as 48 horas necessaacuterias (f) Para um melhor andamento dos
serviccedilos foram manufaturados quatro (4) recipientes
A massa desagregada acumulava-se no fundo (f) e logo depois
de passado o periacuteodo de 48 horas media-se agrave massa desagregada
atraveacutes do controle do seu peso desagregado seco em estufa em relaccedilatildeo
ao peso total seco inicial denominado de perda de massa por imersatildeo
ou PMI
Figura 77 ndash Recipiente coletor A) Recipiente coletor montado B) vista
superior com amostras imersas
Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo
(esquerda) e lateral (direita)
138
Tabela 14 ndash Siacutentese dos resultados de perda de massa por imersatildeo em
aacutegua pura (PMI)
43 Ensaio de Expansatildeo dos solos estruturados e desestruturados
provocada pela imersatildeo em aacutegua destilada
Para a medida da expansatildeo estruturada vertical e horizontal dos
solos provocada pela presenccedila da aacutegua em seus vazios utilizou-se de um
sistema constituiacutedo por um medidor de deformaccedilotildees (a) top-cap (d) e
dois aneacuteis de encaixe metaacutelicos (c e) com uma pedra porosa na base
Moldava-se o solo dentro do anel molde ou inferior (c) no estado
indeformado encaixava-se o sistema de aneacuteis e fazia-se inundar com
aacutegua destilada a amostra (Figura 79a) Seguia-se anotando o tempo e a
deformaccedilatildeo correspondente ateacute a constacircncia das variaccedilotildees
volumeacutetricas No intervalo de cada ensaio secava-se ao ar a pedra
porosa para que esta viesse a interferir ao miacutenimo nas expansotildees as dimensotildees do anel molde eram diacircmetro de 599mm altura de 162mm
constante de 0002mmunidade (constante do anel) sendo que na parte
superior verticalmente o corpo de prova era livre
139
(c) Figura 79 ndash Visualizaccedilatildeo do ensaio de expansatildeo proposto
Equipamentos para o ensaio estruturado em (a) croqui esquemaacutetico do
ensaio ensaio desestruturado em (c)
140
Realizavam-se expansotildees em corpos de prova estruturados nas
direccedilotildees vertical e horizontal nas condiccedilotildees naturais e desestruturadas
objetivando-se saber em qual direccedilatildeo o solo expandia mais
identificando anisotropias da mesma forma com o intuito de comparar
o efeito das cimentaccedilotildees sobre as expansotildees
Ressalta-se que natildeo existe normativa para ensaio de expansatildeo
para solos estruturados somente para solos reconstituiacutedos
Para os solos que foram selecionados media-se tambeacutem a
expansatildeo desestruturada com o solo reconstituiacutedo nas mesmas
condiccedilotildees iniciais Para tal desestruturavam-se os solos no almofariz
com o pilatildeo tendo o cuidado para natildeo quebrar partiacuteculas sensiacuteveis
visando reconstituiacute-los compactava-os sem controle de energia dentro
do anel utilizado para expansatildeo
Como se tinha o teor de umidade desta amostra na cacircmara
uacutemida se controlava o peso seco segundo o peso especifico seco
desejado igual agraves condiccedilotildees iniciais acrescentava-se aacutegua ou retirava-
se caso fosse necessaacuterio para a obtenccedilatildeo do mesmo teor de umidade
natural adotado como o teor de umidade do ensaio de expansatildeo vertical
com os equipamentos disponiacuteveis conforme a Figura 79c assim poder-
se-ia corrigir a umidade reduzindo o material as mesmas condiccedilotildees
naturais
Os ensaios de expansatildeo vertical foram realizados no periacuteodo de
novembro de 2009 a fevereiro de 2010
Deste periacuteodo ateacute o mecircs de junho de 2010 periacuteodo em que se
realizou as expansotildees desestruturadas houve reduccedilotildees de 1 agrave 5 no teor
de umidade inicial devido ao permanecimento das amostras na cacircmara
uacutemida
As Figuras 80 e 82 mostram os ensaios de expansatildeo na integra
Para melhorar a visualizaccedilatildeo ampliaram-se estes graacuteficos
separadamente por regiotildees (Figuras 81 e 83)
141
Fig
ura
80 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s es
trutu
rados
nas
condiccedil
otildees
nat
ura
is e
est
rutu
radas
vis
atildeo g
eral
142
Fig
ura
81
ndash V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
80
143
Fig
ura
82 ndash
Expan
satildeo d
os
solo
s re
const
ituiacuted
os
agraves c
ondiccedil
otildees
nat
ura
is (
des
estr
utu
rados)
vis
atildeo g
eral
144
Fig
ura
83
- V
isual
izaccedil
atildeo p
or
regiotilde
es a
mpli
adas
da
Fig
ura
82
145
44 Ensaio de cisalhamento direto
Os ensaios mais utilizados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia dos solos satildeo as compressotildees descompressotildees e os
cisalhamentos O ensaio que fornece os melhores resultados conforme o
estado de tecnologia atual satildeo as compressotildees triaxiais devido agrave
possibilidade de obter paracircmetros de deformabilidade medir a poro-
pressatildeo simular quaisquer carregamentos e controlar a drenagem Para
os solos naturalmente estruturados o ensaio de compressatildeo triaxial
drenado seria o ideal Cuidados devem ser tomados para que durante a
consolidaccedilatildeo natildeo se rompam as cimentaccedilotildees Poreacutem os ensaios de
laboratoacuterio mais empregados para obtenccedilatildeo dos paracircmetros de
resistecircncia ao cisalhamento satildeo os ensaios de cisalhamento direto
Rapidez baixo custo e facilidade na consolidaccedilatildeo satildeo caracteriacutesticas
que os deixam muito atraentes principalmente para os solos residuais
em especial aos derivados do clatilde graniacutetico que muitas vezes possuem
material granular e grosseiro em sua composiccedilatildeo por isso apresentando
problemas de moldagem de corpos de prova
Deve-se ressaltar que devido agrave alta permeabilidade destes solos
geralmente submetidos ao ensaio com a imersatildeo do solo em aacutegua
subentende-se que este chegue a valores muito aproximados da
saturaccedilatildeo o que natildeo eacute provado fisicamente pois neste ensaio natildeo existe
a possibilidade do controle dos paracircmetros de Skempton (A e B) para
controle da poro-pressatildeo
Para os materiais granulares a experiecircncia cientiacutefica comprova
que os resultados obtidos com o cisalhamento direto como as curvas e
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento se aproximam muito dos
obtidos em ensaios triaxiais Por estas razotildees e devido agrave grande
quantidade de dados jaacute existentes trabalhar com o ensaio de
cisalhamento direto eacute uma boa opccedilatildeo
No ensaio de cisalhamento direto basicamente um corpo de
prova eacute moldado em uma caixa bipartida que possui uma parte fixa e
outra moacutevel Primeiramente inunda-se o corpo de prova e aplica-se um
carregamento vertical para consolidaccedilatildeo do corpo de prova durante 24
horas Apoacutes a consolidaccedilatildeo eacute imposto agrave caixa um binaacuterio de forccedilas
tangenciais respectivamente transferindo ao solo um movimento
cisalhante sob uma velocidade constante gerando uma evoluccedilatildeo das
tensotildees impondo uma superfiacutecie de cisalhamento (Figura 84) Durante
o ensaio medem-se as forccedilas cisalhantes e as deformaccedilotildees vertical e
horizontal para uma forccedila vertical constante ateacute a ruptura do corpo de
146
prova (Figura 84) Satildeo realizados no miacutenimo trecircs corpos de prova para
cada amostra estudada respectivamente para a obtenccedilatildeo da envoltoacuteria
de Mohr-Coulomb
O ensaio eacute guiado pelas condiccedilotildees de drenagem naturais do solo
pois natildeo se consegue impor condiccedilotildees de drenagem neste equipamento
a vista disso natildeo se tem controle da drenagem nem das condiccedilotildees de
fronteira na amostra A tensatildeo neutra natildeo eacute medida por isso as tensotildees
efetivas satildeo desconhecidas O resultado eacute um plano de ruptura e um
campo de tensotildees e deformaccedilotildees na amostra natildeo uniformes com rotaccedilatildeo
do plano de tensotildees principais (Figura 84) A concentraccedilatildeo de tensotildees
nas bordas da caixa cisalhante e a rigidez desta satildeo os principais
agentes que provocam a formaccedilatildeo do campo desuniforme de tensotildees
(HUMMES 2007)
Figura 84 ndash Estado fiacutesico de cisalhamento direto Fonte ATKINSON
1990
Devido agrave grande heterogeneidade do maciccedilo em que se trabalha
para que se pudesse estudar os efeitos anisotroacutepicos que incidem sobre
os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento elaborou-se para cada
amostra 3 corpos de prova na direccedilatildeo vertical e 3 corpos de prova na
direccedilatildeo horizontal Estas amostras por sua vez foram sempre coletadas
na posiccedilatildeo vertical em relaccedilatildeo ao maciccedilo (zecircnite) conforme a Figura 85
Inicialmente antes da consolidaccedilatildeo as condiccedilotildees dos corpos de prova
eram as naturais ou seja com o teor de umidade natural
Apesar de se saber que existe uma infinidade de planos que
poderiam ser estudados acredita-se que estes planos escolhidos para
cisalhar sejam os mais importantes e representativos Durante a
moldagem dos corpos de prova teve-se o cuidado de moldar ao maacuteximo
fora da influecircncia de planos de fraqueza reliquiacuteares que pudessem
intervir nos resultados enfraquecendo os corpos de prova
147
Eacute de se esperar que o plano que tenha maior massa de material
confinante em seu entorno se mantenha mais protegido dos efeitos das
intempeacuteries tendendo a expandir menos conservando assim suas
caracteriacutesticas intriacutensecas de resistecircncia iniciais Por outro lado o plano
que eacute atingido por desconfinamentos em geral como o deslizamento por
exemplo torna-se desprotegido desconfinado consequumlentemente fica
exposto agraves variaccedilotildees volumeacutetricas portanto tendendo a ser menos
estruturado Natildeo obstante foi possiacutevel comparar os valores dos
paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento dos solos com os valores
obtidos nas expansotildees realizadas pois na anaacutelise se fez que os planos
utilizados fossem correspondentes
Figura 85 ndash Croqui demonstrativo dos planos cisalhados
horizontal e vertical e das expansotildees
Os corpos de prova foram consolidadas em estaacutegios sob tensotildees
normais de 31 kPa 74 kPa 122 kPa ateacute a constacircncia de volume que
ocorria em torno de duas horas As baixas tensotildees representam agrave tensatildeo
atuante devido ao peso proacuteprio do solo e as maiores tecircm o objetivo de
simular o comportamento do solo sobre campos de tensotildees crescentes
oriundos de carregamentos que o levaratildeo a ruptura sob condiccedilotildees
drenadas As amostras tinham dimensotildees de 2065mm de altura com
1016mm de lados
Prosseguem nas paacuteginas seguintes as tabelas siacutenteses
envoltoacuterias de ruptura e os paracircmetros de resistecircncia ao cisalhamento
para os solos selecionados e ensaiados com o equipamento de
148
cisalhamento direto nos planos vertical e horizontal todos sob
condiccedilotildees de inundaccedilatildeo e consolidados
Tabela 15 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A1
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 86 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
Figura 87 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1
149
Tabela 16 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A2
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 88 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
Figura 89 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A2
150
Tabela 17 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A11
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 90 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
Figura 91 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A11
151
Tabela 18 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A18
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 92 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
Figura 93 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A18
152
Tabela 19 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A20
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 94 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
Figura 95 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A20
153
Tabela 20 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A21
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 96 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
Figura 97 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A21
154
Tabela 21 ndash Tabela resumo do cisalhamento direto para a amostra A22
sob as condiccedilotildees inundadas
Figura 98 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
vertical em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
Figura 99 ndash Envoltoacuteria de resistecircncia e os paracircmetros de resistecircncia ao
cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano
horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A22
155
(as
curv
as c
onti
nuam
na
outr
a p
aacutegin
a)
156
Fig
ura
100 ndash
Curv
as t
ensotilde
es-d
eform
accedilotildees
par
a os
solo
s es
tudad
os
obti
das
no e
nsa
io d
e ci
salh
amen
to d
iret
o
157
45 Ensaio de compressatildeo diametral
Este ensaio idealizado pelo professor Lobo Carneiro
(CARNEIRO1943) tambeacutem eacute conhecido como ensaio Brasileiro Na
verdade eacute a medida indireta da traccedilatildeo de um material portanto sob
certo ponto de vista principalmente o geoteacutecnico eacute a medida da coesatildeo
dos materiais Pela sua simplicidade precisatildeo e uniformidade de
resultados eacute reconhecido no meio teacutecnico como muito adequado para
obter dados de resistecircncia agrave traccedilatildeo de materiais como concreto rochas
solos fortes e estruturados (INGLES FRYDMAN 1963)
O teste envolve o carregamento uniaxial de um cilindro circular
ou um disco Ocorre uma uniformidade de tensotildees de traccedilatildeo
perpendiculares ao longo do plano diametral onde ocorre a ruptura
sendo que no nuacutecleo da amostra desenvolvem-se condiccedilotildees biaxiais
observar a Figura 101 (KRISHNAYA EISENSTEIN 1974)
Figura 101 ndash Ilustraccedilatildeo do estado fiacutesico agrave que o corpo de prova
ciliacutendrico fica submetido durante o ensaio de compressatildeo diametral
Por isso a regiatildeo de distribuiccedilatildeo das tensotildees eacute relativamente
uniforme desde que a largura dos filetes de apoio seja de 10 do
diacircmetro da amostra (CARNEIRO 1943) A amostra deve possuir uma
relaccedilatildeo de 2 (dois) entre altura e diacircmetro para que a geometria do
corpo de prova natildeo interfira no ensaio Assume-se que a ruptura tenha
iniciado no instante em que ocorre a carga de pico (INGLES FRYDMAN 1963) A formulaccedilatildeo baacutesica do ensaio eacute a seguinte
DL
Pt
2
5
Equaccedilatildeo 5 ndash Resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
158
Onde
σt - Resistecircncia agrave traccedilatildeo
P - Esforccedilo de compressatildeo total aplicado
L - Altura da amostra
D - Diacircmetro da amostra
A existecircncia de coesatildeo verdadeira em solos residuais oriundos do
granito estaacute diretamente ligada agraves cimentaccedilotildees entre partiacuteculas Solos
com coesatildeo verdadeira deveratildeo apresentar pequena resistecircncia agrave traccedilatildeo
mesmo quando submetidos a estados fiacutesicos sem confinamento A
medida eacute dita indireta pois durante o ensaio natildeo haacute traccedilatildeo propriamente
dita mas sim devido ao carregamento se induz este a um estado de
traccedilatildeo Por isso a forma do corpo de prova alinhamento do
carregamento e a distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees satildeo premissas para
que se alcancem medidas de valores corretos durante o ensaio
O objetivo foi realizar este ensaio para se medir a traccedilatildeo de
forma indireta nos corpos de prova concomitantemente tentando
interligar estes resultados obtidos com as cimentaccedilotildees existentes entre
partiacuteculas para tal posteriormente associando estes resultados ao
intercepto coesivo dos solos e seus agentes intervenientes Adotou-se
como corpo de prova padratildeo um cilindro indeformado com 381mm de
diacircmetro e 782mm de comprimento
Para todos os solos (amostras) selecionados realizaram-se a
compressatildeo diametral com corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e
submersas todos estruturados A imersatildeo era por um tempo miacutenimo de
48 horas
Acredita-se que devido agrave permeabilidade razoavelmente alta
dos solos em estudo este procedimento e o periacuteodo de submersatildeo
fossem suficientes para remover quase que totalmente os efeitos da
coesatildeo aparente atingindo um estaacutegio muito proacuteximo da condiccedilatildeo
saturada Logo depois de concluiacutedo o periacuteodo de submersatildeo retirava-se
o corpo de prova da imersatildeo e rapidamente submetia-o agrave ruptura pois o
sistema de compressatildeo jaacute estava todo preacute-acionado Para a realizaccedilatildeo de
todo o procedimento natildeo eram gastos mais do que 5 minutos As
rupturas se davam na carga de pico Para o ensaio com amostra natural
moldavam-se os corpos de prova nas condiccedilotildees naturais e submetia-os
as compressotildees A constante do anel de carga que se obteve com sua
calibraccedilatildeo segue na tabela siacutentese do ensaio (Tabela 22 Paacuteg171)
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
160
σcs = 10(σt)
Onde σt eacute a tensatildeo de traccedilatildeo indireta
Para materiais fraacutegeis a medida da resistecircncia agrave traccedilatildeo indireta
aproxima-se dos valores obtidos por compressatildeo uniaxial A ruptura eacute
independente dos efeitos externos e das camadas internas Poderaacute ser
instrumentado de maneira a que possamos medir os moacutedulos de
deformabilidade (CARNEIRO BARCELLOS 1953)
A velocidade de carregamento influencia a mobilizaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo inclusive mais rapidamente do que na resistecircncia agrave
compressatildeo segundo Tschebotarioff Ward e De Phillipe (1953)
A resistecircncia agrave traccedilatildeo e a rigidez dos solos decrescem com o
aumento do teor de umidade aumentando a flexibilidade e tambeacutem os
valores de deformaccedilotildees Portanto os valores obtidos em ensaio de
compressatildeo natildeo confinada distanciam-se aumentando em relaccedilatildeo aos
valores obtidos para tensatildeo agrave traccedilatildeo quando existem acreacutescimos no teor
de umidade
Prossegue coletacircnea de fotos dos corpos de prova utilizados nos
ensaios de compressatildeo diametral
A) Corpos de prova submetidos ao ensaio com as condiccedilotildees
naturais
Figura 103 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura vista superior
(A1 A11 A21 e A22)
161
Figura 104 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura
com os corpos de prova abertos (A1 A11 A21 e A22)
Figura 105 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos corpos de
prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior
162
Figura 106 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura dos
corpos de prova para os solos A20 A18 e A2 vista de topo
Figura 107 - Vista de topo das superfiacutecies de ruptura com os
corpos de prova abertos (A20 A1 e A2)
159
Figura 102 ndash Ensaio de compressatildeo diametral ou ensaio
brasileiro (brazilian test)
Na Figura 102 tem-se (a) detalhamento e em (b) visatildeo geral da
adaptaccedilatildeo do ensaio ao sistema do triaxial (LMS-UFSC) mostrando a
subida do pedestal com velocidade constante (accedilatildeo)
Descreve-se o sistema (Fig102) Adaptou-se um berccedilo com hastes (e)
que posicionavam e alinhavam o corpo de prova (d) adaptado sobre o
pedestal do ensaio triaxial (f) Utilizavam-se filetes de borracha para a
distribuiccedilatildeo uniforme de tensotildees ao longo do corpo de prova superior e
inferior (e) Com esse procedimento acreditava-se ter cumprido as
exigecircncias para um ensaio adequado
Segundo Carneiro (1943) tem-se as seguintes principais
relaccedilotildees
a) Resistecircncia agrave traccedilatildeo direta (fct)
fct = 09σt
b) Resistecircncia agrave traccedilatildeo na flexatildeo (fctf)
fctf = 143(fct)
c) Resistecircncia agrave compressatildeo simples (σcs)
163
B) Corpos de prova submetidos ao ensaio sob as condiccedilotildees poacutes-
inundadas
Figura 108 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 depois da imersatildeo em aacutegua por 48horas vista
superior
Figura 109 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura e da
amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral
164
Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11
Figura 111 ndash Vista de topo das superfiacutecies de ruptura do solo A18 e da
amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas
165
Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de
ruptura vista lateral (A18)
Figura 113 ndash Visualizaccedilatildeo dos corpos de prova abertos mostrando a
presenccedila de plano de fraqueza no corpo de prova A18 e ausecircncia nos
demais
166
Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)
Figura 115 ndash Corpo de prova A11
167
Figura 116 ndash Visualizaccedilatildeo da amostra e dos corpos de prova da
amostra A20 vista de topo
Figura 117 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo do
corpo de prova vista lateral (A20)
168
Figura 118 ndash Corpos de prova abertos mostrando ausecircncia de
planos de fraqueza (A20)
Figura 119 ndash Amostra A2 que desagregou durante a imersatildeo apesar de
ter sido selecionada
169
Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)
Figura 121 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura ao longo dos corpos
de prova A20 A21 e A22 vista lateral
170
Figura 122 ndash Corpos de prova abertos onde se pode visualizar um
possiacutevel plano de fraqueza (esquerda) no corpo de prova A20 e nos
demais ausecircncia de planos de fraqueza (A21 e A22)
Algumas observaccedilotildees foram realizadas durante os ensaios de
compressatildeo diametral Focava-se examinar com minuacutecia a formaccedilatildeo do
plano de ruptura durante o carregamento Para os corpos de prova
ensaiados tem-se os corpos de prova A1 A11 A18 A20 A21 A22 que
formaram planos de ruptura condizentes com a teoria formando um
campo de tensotildees uniformes como o esperado Exceccedilotildees aconteceram
A amostra A18 por exemplo que devido a planos de fraqueza natildeo
formou a superfiacutecie de ruptura esperada e por fim a amostra A2 que
apesar de ter sido selecionada no PMI desagregou posteriormente
quando submetida agrave imersatildeo Estes detalhes podem ser visualizados na
coletacircnea de fotos da Figura 103 ateacute a Figura 122
Segue na Tabela 22 a apresentaccedilatildeo dos resultados em forma de
tabela com resumo dos dados obtidos durante o ensaio de compressatildeo
diametral
171
T
ab
ela
22 ndash
Tab
ela
siacutente
se c
om
os
val
ore
s de
resi
stecircn
cia
agrave tr
accedilatildeo
par
a os
solo
s se
leci
onad
os
e en
saia
do
s
A1
00
571
483
38
176
2410
0128
4604
8126
38
177
2410
1121
5155
7449
0
A1B
00
571
--
--
--
266
38
170
8-
-358
5-
A2
00
571
75
38
176
2214
1144
893
9-
--
--
--
A11
00
571
191
38
176
2296
8127
7239
115
38
176
5307
3125
918
7220
4
A18A
00
571
470
38
176
2389
4132
8588
588
38
171
5391
2132
2117
4471
1
A18B
00
571
--
--
--
124
38
158
9-
-200
9-
A20
00
571
220
38
176
2512
9114
7275
574
38
162
8394
4107
3112
4163
0
A20B
00
571
--
--
--
21
38
169
5-
-28
8-
A21
00
571
119
38
176
2437
6109
4149
029
38
170
4439
9111
639
3109
7
A22
00
571
175
38
176
2519
5113
6219
128
38
177
2513
108
934
6184
5
σts
at
(kP
a)
Δσ
t (k
Pa)
EN
SA
IO D
E C
OM
PR
ES
SAtilde
O D
IAM
ET
RA
L
Condiccedil
otildees
nat
ura
isC
ondiccedil
otildees
inundad
as
wi
()
Const
ante
do
anel
de
carg
a
(kgd
ivis
atildeo)
Corp
os
de
pro
va
das
amost
ras
sele
cionad
as
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
γs
(kN
m3)
wi
()
γs
(kN
m3)
Div
isotildees
do
anel
na
ruptu
ra
(unid
ades
)
σtntilde
sat
(kP
a)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
cm)
diacirc
met
ro
(cm
)
Alt
ura
(cm
)
172
5 ndash ANAacuteLISE DOS RESULTADOS
Neste capiacutetulo apresentam-se as anaacutelises dos experimentos
realizados de forma global sempre visando os objetivos gerais
Primeiramente apresenta-se uma tabela siacutentese de caraacuteter geral
que traz resumidamente todos os dados meacutedios obtidos para os solos
durante a campanha de ensaios laboratoriais de caracterizaccedilatildeo e ensaios
em geral realizados no laboratoacuterio LMS-UFSC Como durante a
realizaccedilatildeo dos ensaios em geral obteve-se um grande nuacutemero de valores
para os iacutendices fiacutesicos aplicou-se sobre estas variaacuteveis quantitativas um
tratamento estatiacutestico preacutevio mais especificamente as teacutecnicas de meacutedia
aritmeacutetica e desvio padratildeo assim obtendo-se um valor representativo
para cada ensaio correspondente a cada solo Em matildeos destes montou-
se esta tabela resumo (siacutentese)
Em seguida apresenta-se o cruzamento das variaacuteveis obtidas
durante a caracterizaccedilatildeo em forma graacutefica Tabela 23 e as Figuras 123
124 e 125 no item 51
Por fim apresenta-se de forma praacutetica uma anaacutelise graacutefica
detalhada realizada segundo cruzamentos das variaacuteveis mais importantes
investigadas de interesse na pesquisa De forma objetiva separa-se esta
parte da anaacutelise em cinco (5) grandes grupos de famiacutelias que trazem as
variaacuteveis a serem analisadas segundo a sua afinidade ou vinculamento
que satildeo intercepto coesivo obtido no ensaio de cisalhamento direto
sobre condiccedilotildees inundadas item 52 Figuras 126 a 135 acircngulo de atrito
interno obtido no ensaio de cisalhamento direto nas condiccedilotildees
inundadas item 53 Figuras 136 137 e 138 resistecircncia agrave traccedilatildeo obtida
no ensaio de compressatildeo diametral apoacutes inundaccedilatildeo e natural item 54
Figuras 139 a 147 variaccedilotildees volumeacutetricas obtidas no ensaio de
expansatildeo item 55 Figuras 148 e 149
As linhas de tendecircncia foram objetivo de diversas anaacutelises
traccedilados e sobreposiccedilotildees Onde possiacutevel acrescentam-se como dados
complementares (BARBETTA 1999) a equaccedilatildeo caracteriacutestica da
dispersatildeo o coeficiente de determinaccedilatildeo Rsup2 Coeficiente de Pearson
(CPearson)
174
51 Inter-relaccedilatildeo entre os valores meacutedios dos iacutendices fiacutesicos
Neste momento realiza-se uma anaacutelise dos valores meacutedios
obtidos para os iacutendices fiacutesicos e limites de Atterberg nos ensaios
normalizados de caracterizaccedilatildeo conjuntamente com os dados obtidos
para cada corpo de prova utilizado para os ensaios de cisalhamento
direto expansotildees e perda de massa por imersatildeo Pode-se dizer ateacute que se
trata de um cruzamento geral entre variaacuteveis obtidas durante estes
ensaios Todas as anaacutelises foram realizadas para os solos no estado
estruturado
Figura 123 ndash Anaacutelise do grau de saturaccedilatildeo natural em funccedilatildeo do teor de
umidade natural
A anaacutelise da Figura 123 mostra que o grau de saturaccedilatildeo aumenta
conjuntamente com o teor de umidade natural
175
Figura 124 ndash Anaacutelise dos limites de Atterberg na carta de Casagrande
(1936)
Figura 125 ndash Anaacutelise do iacutendice de vazios natural em funccedilatildeo do peso
especiacutefico seco natural
176
Os valores obtidos na pesquisa quando inseridos na carta de
Casagrande (1932) natildeo se encontram na regiatildeo esperada para solos
areno-siltosos (Figura 124) O iacutendice de vazios natural diminui enquanto
o peso especiacutefico seco aumenta segundo a Figura 125
52 Inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos vertical e horizontal
com as outras variaacuteveis obtidas
Agora se introduz a anaacutelise do intercepto coesivo em funccedilatildeo das
diversas variaacuteveis estudadas Os valores do intercepto coesivo foram
obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em duas direccedilotildees
ortogonais Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos
corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de cisalhamento direto
nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 126 ndash Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos
horizontal e vertical obtidos no ensaio de cisalhamento direto
177
A anaacutelise da relaccedilatildeo entre os interceptos coesivos verticais e
horizontais (Figura 126) apesar do pequeno nuacutemero de pontos mostra
haver significativas diferenccedilas entre a coesatildeo vertical e horizontal
Segundo o graacutefico da Figura 126 a coesatildeo vertical eacute levemente
maior do que a horizontal
Ainda analisando o graacutefico da Figura 126 pode-se constatar
que existem fortes indiacutecios do intercepto coesivo ter comportamento
anisotroacutepico
Devido a este comportamento observado pode-se supor que
existem possibilidades da estruturaccedilatildeo devido agraves cimentaccedilotildees entre
partiacuteculas ser maior na direccedilatildeo vertical Acredita-se que com o aumento
do espaccedilo amostral estas observaccedilotildees possam se aclarar mais
graficamente
Figura 127 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
178
Figura 128 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
Figura 129 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da
expansatildeo horizontal estruturada
179
Figura 130 ndash Anaacutelise do intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da
expansatildeo vertical estruturada
A Figura 127 mostra da mesma forma que a Figura 129 natildeo
haver dependecircncia sensiacutevel entre o intercepto coesivo horizontal e a
expansatildeo horizontal estruturada Por outro lado na Figura 128 e
tambeacutem na Figura 130 observa-se que o intercepto coesivo vertical
mostra uma afinidade com as expansotildees diminuindo com o aumento
das expansotildees estruturadas
180
Figura 131 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais obtidos nas
condiccedilotildees inundadas em funccedilatildeo do teor de umidade natural
A anaacutelise da Figura 131 aponta haver um aumento da coesatildeo
com o aumento do teor de umidade natural Colocaram-se dados que
Bevilaqua (2004) e Higashi (2006) obtiveram para solos semelhantes
(Figura 131)
181
Figura 132 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Muito embora haja uma significativa dispersatildeo ao contraacuterio do
esperado o graacutefico da Figura 132 revela uma tendecircncia de aumento do
intercepto coesivo com o aumento do iacutendice de vazios natural
182
Figura 133 ndash Os interceptos coesivos horizontais e verticais em funccedilatildeo
do grau de saturaccedilatildeo natural
Observa-se na Figura 133 haver uma tendecircncia de crescimento
do intercepto coesivo com o grau de saturaccedilatildeo natural
183
Figura 134 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
As Figuras 134 e 135 respectivamente mostram que os interceptos
coesivos vertical e horizontal dependem muito pouco dos limites de
Atterberg entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre as
variaacuteveis
184
Figura 135 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo dos limites de
Atterberg
185
53 Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno vertical
e horizontal com as outras variaacuteveis obtidas
Da mesma forma seraacute analisado o acircngulo de atrito interno obtido
atraveacutes do ensaio de cisalhamento direto em funccedilatildeo das diversas
variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices fiacutesicos utilizados aqui foram
determinados nos corpos de prova moldados para o proacuteprio ensaio de
cisalhamento direto nas condiccedilotildees estruturadas e inundadas
Figura 136 ndash Anaacutelise da correlaccedilatildeo entre os acircngulos de atrito interno
horizontal e vertical do solo obtidos atraveacutes do ensaio de cisalhamento
direto
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a interpretaccedilatildeo graacutefica
conjunta dos acircngulos de atrito interno vertical e horizontal destes solos
(Figura 136) revela indiacutecios de comportamento isotroacutepico
186
Figura 137 ndash O acircngulo de atrito interno horizontal e vertical em funccedilatildeo
do iacutendice de vazios natural
Observa-se uma forte influecircncia do iacutendice de vazios no acircngulo
de atrito interno pois a interpretaccedilatildeo graacutefica da Figura 137 denota que o
iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito diminui
Na Figura 137 os dados obtidos por Bevilaqua (2004) foram
analisados conjuntamente
187
Figura 138 ndash Anaacutelise do acircngulo de atrito interno dos solos em funccedilatildeo
das fraccedilotildees granulomeacutetricas da areia
A Figura 138 tambeacutem mostra fortes afinidades entre o acircngulo
de atrito interno e a fraccedilatildeo areia da granulometria pois as duas variaacuteveis
apresentam crescimento conjunto
54 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as resistecircncias agrave traccedilatildeo medidas
no ensaio de compressatildeo diametral com as outras variaacuteveis obtidas
Nesta anaacutelise objetivam-se relacionar as resistecircncias agrave traccedilatildeo
medidas no ensaio de compressatildeo diametral para os solos pesquisados
com as outras variaacuteveis medidas em outros ensaios O enfoque principal
agora era tentar realizar um dos objetivos principais do trabalho por
isso cruzam-se as resistecircncias agrave traccedilatildeo com os valores obtidos para o
intercepto coesivo e expansotildees a procura de correlaccedilotildees natildeo obstante cruza-se tambeacutem com os iacutendices fiacutesicos obtidos nos proacuteprios corpos de
prova do ensaio de traccedilatildeo A resistecircncia agrave traccedilatildeo foi obtida em amostras
sob condiccedilotildees naturais e apoacutes submersatildeo Completa-se a anaacutelise
comparando os valores obtidos com os de outras pesquisas
188
Figura 139 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
Figura 140 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo
189
Figura 141 ndash O intercepto coesivo horizontal em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
Figura 142 ndash O intercepto coesivo vertical em funccedilatildeo da resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural
190
A anaacutelise graacutefica conjunta das Figuras 139 140 141 142
aponta que o intercepto coesivo vertical comporta-se mais influenciado
pela resistecircncia a traccedilatildeo do que o intercepto coesivo horizontal
Apesar do pequeno espaccedilo amostral a anaacutelise conjunta dos
graacuteficos do intercepto coesivo em funccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo expotildee
que existe a tendecircncia de aumento do intercepto coesivo com o aumento
da resistecircncia agrave traccedilatildeo destes solos (Figuras 139 140 141 e 142)
Observa-se que a aproximaccedilatildeo de valores entre as variaacuteveis
coesatildeo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute relacionada agrave preservaccedilatildeo ou natildeo das
cimentaccedilotildees
Figura 143 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas
condiccedilotildees naturais e a resistecircncia agrave traccedilatildeo nas condiccedilotildees apoacutes inundaccedilatildeo
em funccedilatildeo dos interceptos coesivos
A anaacutelise graacutefica da Figura 143 revela uma tendecircncia de
aumento dos interceptos coesivos horizontais e verticais
191
concomitantemente com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia agrave
traccedilatildeo natural e a resistecircncia agrave traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo variaacutevel
semelhante agrave coesatildeo aparente
Figura 144 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo do iacutendice de
vazios dos valores obtidos neste trabalho conjuntamente com outras
pesquisas
Na Figura 144 comparam-se graficamente os valores obtidos
na pesquisa com valores obtidos por outros pesquisadores Neste graacutefico
observam-se a formaccedilatildeo de famiacutelias de curvas que podem indicar
192
dependecircncias e correlaccedilotildees entre os dados comparados relaccedilotildees estas
que poderiam melhorar com o aumento do espaccedilo amostral Os valores
de resistecircncia agrave traccedilatildeo (2 a 28 kPa) obtida satildeo comparativamente
maiores do que valores publicados por outros pesquisadores apesar do
iacutendice de vazios ser significativamente maior (05-16)
A tendecircncia verificada eacute a mesma ou seja a resistecircncia a traccedilatildeo
diminui com o aumento do iacutendice de vazios
Figura 145 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
horizontais
193
Figura 146 ndash Anaacutelise das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
verticais
Figura 147 ndash Anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia aacute traccedilatildeo natural e
apoacutes a inundaccedilatildeo em funccedilatildeo das expansotildees
194
Da anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo das
expansotildees (Figuras 145 e 146) observa-se natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis Pode-se observar que existe uma leve tendecircncia da
resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais
aumentam (Figura 145)
A anaacutelise da diferenccedila entre a resistecircncia agrave traccedilatildeo natural e
inundada (Figura 147) revela haver tendecircncia em aumento desta
diferenccedila em quanto agraves expansotildees diminuem
55 Anaacutelise da inter-relaccedilatildeo entre as variaccedilotildees volumeacutetricas de
expansatildeo dos solos e as outras variaacuteveis medidas
Nesta anaacutelise buscam-se correlaccedilotildees entre as variaccedilotildees
volumeacutetricas de expansatildeo obtidas atraveacutes do ensaio de expansatildeo natildeo
normalizado e as outras variaacuteveis obtidas na pesquisa Os iacutendices
fiacutesicos utilizados aqui foram determinados nos corpos de prova
moldados para o proacuteprio ensaio de expansatildeo Os corpos de prova
inicialmente estavam nas condiccedilotildees naturais e estruturadas
posteriormente para a realizaccedilatildeo do ensaio foram submetidas agrave
submersatildeo em aacutegua Ensaiaram-se tambeacutem algumas amostras
desestruturadas a fim de estabelecer comparaccedilotildees de grandezas
Figura 148 ndash Anaacutelise das expansotildees nas direccedilotildees horizontal e vertical
obtidas para os solos estruturados
195
Figura 149 ndash Anaacutelise das variaccedilotildees de tempo para obtenccedilatildeo das
expansotildees nos planos vertical e horizontal (estruturadas)
Da anaacutelise conjunta entre as expansotildees estruturadas (Figura
148) pode-se observar que existe uma tendecircncia das expansotildees
horizontais serem maiores do que as expansotildees verticais As expansotildees
horizontais tambeacutem satildeo as que mais tempo demoram para alcanccedilar a
expansatildeo maacutexima e estabilizar (Figura 149)
O fato das expansotildees serem menores na direccedilatildeo vertical que eacute a
direccedilatildeo que tem maior valor de intercepto coesivo eacute relevante e daacute
indiacutecios de uma suposiccedilatildeo admissiacutevel de que a estruturaccedilatildeo dos solos eacute
maior na direccedilatildeo vertical o que prova que as cimentaccedilotildees exercem
forccedilas contraacuterias importantes contra as expansotildees
Em breve conjetura tentar-se-aacute formar algumas hipoacuteteses para estas
evidecircncias acima expostas
Levando-se em conta a coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
(Capitulo 3) pode-se observar que a encosta antes do deslizamento
mostrava-se ter mais massa confinante na direccedilatildeo vertical do que na
horizontal ou seja o talude era mais alto do que largo
consequumlentemente deduz-se que na direccedilatildeo vertical a coesatildeo tenha
permanecido mais protegida do intemperismo e mais preservada devido
196
agraves tensotildees confinantes durante sua histoacuteria geoloacutegica O deslizamento
por sua vez deslocou mais massa horizontal do que vertical fato que
tambeacutem pode ser observado na coletacircnea de fotos ao longo do trabalho
Sendo assim pode-se partir do pressuposto de que esta condiccedilatildeo de
confinamento e rigidez prevaleceu tambeacutem depois do deslizamento
obviamente com outra geometria Por estas razotildees ainda se mantiveram
mais preservadas as propriedades intriacutensecas do solo na direccedilatildeo vertical
assim proporcionando nesta direccedilatildeo valores maiores de estruturaccedilatildeo
Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que os solos
em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo apresentam-se
com comportamento bem mais isotroacutepico do que o esperado
197
6 CONCLUSOtildeES
As principais conclusotildees dessa pesquisa para estes solos
seguem agrupadas em famiacutelias conforme a variaacutevel de interesse
61 - Sobre a caracterizaccedilatildeo amostragem curvas tensatildeo-
deformaccedilatildeo e ensaios em geral pode-se dizer
611 ndash Um total de 27 amostras indeformadas de solos residuais
foi obtido em campo na regiatildeo da Grande Florianoacutepolis Os valores de
iacutendice de plasticidade variaram na faixa de 0 a 54 Os solos possuem
teor de materiais com granulometria fina bem expressiva (12 a 45)
e iacutendice de vazios relativamente elevados na faixa de 08 a 17
612 ndash Do total de 27 amostras apenas 6 natildeo desagregaram
quando submetidas agrave inundaccedilatildeo Para essas foi realizado o ensaio de
compressatildeo diametral para a determinaccedilatildeo da resistecircncia a traccedilatildeo entre
partiacuteculas
613 ndash Durante a realizaccedilatildeo do ensaio de Perda de Massa por
Imersatildeo natildeo houve meio termo ou as amostras desagregavam por total
ou mantinham o arcabouccedilo soacutelido intacto apoacutes imersatildeo
614 ndash Foram identificados alguns fatores que alteram e
minimizam as cimentaccedilotildees entre as partiacuteculas como
- O desconfinamento e o aliacutevio das tensotildees confinantes que
provocam ciclos de expansatildeo-contraccedilatildeo in situ
- Os efeitos da amostragem e a sensibilidade das cimentaccedilotildees
- Os efeitos de desintegraccedilatildeo e alteraccedilatildeo fiacutesico-quiacutemicos do
intemperismo acabam por alterar e remover as cimentaccedilotildees
615 ndash O grau de saturaccedilatildeo natural aumenta conjuntamente com
o teor de umidade natural
616 ndash O iacutendice de vazios natural diminui enquanto o peso
especiacutefico natural aumenta
A interpretaccedilatildeo graacutefica das curvas tensatildeo-deformaccedilatildeo (Figura
100 Paacuteg 156) mostra que os solos A1 e A18 independentemente do
estaacutegio e da direccedilatildeo de cisalhamento possuem a tendecircncia inicial de
comportamento fraacutegil riacutegido e linear e que com o aumento das tensotildees
cisalhantes alcanccedilam a resistecircncia de pico fragilizando-se iniciando a
quebra gradual das cimentaccedilotildees Neste instante forma-se a tensatildeo de
cedecircncia e as deformaccedilotildees jaacute alcanccedilaram valores em torno de 2
ocorrendo conjuntamente uma tendecircncia agrave expansatildeo Com a quebra
gradual das cimentaccedilotildees ocorre a plastificaccedilatildeo do material A resistecircncia
198
ao cisalhamento que era governada ateacute entatildeo pelas cimentaccedilotildees
transfere seu domiacutenio gradualmente para o acircngulo de atrito interno ateacute o
estado residual Pode-se classificar tais solos como do grupo 1 na
classificaccedilatildeo de Schmertmann e Osterberg (1960) e do grupo 3 de Coop
e Atkinson (1993)
Os outros solos submetidos ao cisalhamento na pesquisa (A2
A11 A20 A21 A22) diferem deste comportamento exposto exibem
comportamento mais duacutectil e parecem pertencer a grupos
intermediaacuterios entre bonding-dominated e fabric-dominated
Por isso conclui-se que os solos A1 e A18 satildeo os que mais possuem
contribuiccedilatildeo da estruturaccedilatildeo por cimentaccedilotildees entre partiacuteculas na
resistecircncia ao cisalhamento e podem ser denominados de bonding-
dominated soils
62 - Sobre o intercepto coesivo
621 ndash Da anaacutelise dos dados da pesquisa observa-se existirem
fortes indiacutecios de que o intercepto coesivo tenha comportamento
anisotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 448 a 2087 kPa (Figura
126)
622 ndash O intercepto coesivo vertical apresenta-se levemente
maior do que o horizontal (Figura 126)
623 - Houve diminuiccedilatildeo do intercepto coesivo vertical com o
aumento das expansotildees estruturadas (Figuras 128 e 130) Por outro lado
a anaacutelise graacutefica aponta natildeo haver dependecircncia entre o intercepto
coesivo horizontal e as expansotildees estruturadas (Figuras 127 e 129)
624 ndash Observam-se aumentos da coesatildeo com o aumento do teor
de umidade natural (figura 131)
625 ndash Ao contraacuterio do esperado ocorre uma tendecircncia de
aumento da coesatildeo com o aumento do iacutendice de vazios natural
(Fig132) igualmente tambeacutem com o grau de saturaccedilatildeo natural
(Fig133)
626 ndash Os limites de Atterberg mostram pouca relaccedilatildeo com o
intercepto coesivo entretanto observa-se uma leve relaccedilatildeo inversa entre
as variaacuteveis (Fig 134 e 135)
199
63 ndash Quanto ao comportamento do acircngulo de atrito interno
observou-se
631 - Os dados da pesquisa indicam existir um comportamento
isotroacutepico sendo que sua variaccedilatildeo foi de 266 a 416ordm (Figura 136)
632 - O iacutendice de vazios cresce enquanto o acircngulo de atrito
diminui (Fig137) por outro lado a fraccedilatildeo areia aumenta conjuntamente
com o acircngulo de atrito (Fig138)
64 - A resistecircncia agrave traccedilatildeo demonstrou
641- O intercepto coesivo vertical mostra ter maior afinidade
com a resistecircncia agrave traccedilatildeo vertical do que com a horizontal (Figuras 139
140 141 e 142)
642 - Existe uma tendecircncia de aumento do intercepto coesivo
com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo (Figuras 139 140 141 e 142)
643 ndash A interpretaccedilatildeo graacutefica revela uma tendecircncia de aumento
dos interceptos coesivos com o aumento da diferenccedila entre a resistecircncia
a traccedilatildeo natural e a resistecircncia a traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo (Fig143)
enquanto que por outro lado esta diferenccedila parece diminuir enquanto as
expansotildees aumentam (Fig147)
644 ndash Os valores de resistecircncia a traccedilatildeo variaram entre 2 e 28
kPa e satildeo relativamente maiores do que valores publicados por outros
pesquisadores apesar do iacutendice de vazios ser significativamente maior
A tendecircncia verificada eacute da resistecircncia agrave traccedilatildeo diminuir com o aumento
do iacutendice de vazios (Figura 144)
645 ndash A anaacutelise conjunta das resistecircncias agrave traccedilatildeo em funccedilatildeo
das expansotildees (Figuras 145 e 146) aponta natildeo haver fortes relaccedilotildees
entre as variaacuteveis existindo apenas uma leve tendecircncia da resistecircncia agrave
traccedilatildeo diminuir enquanto as expansotildees horizontais aumentam (Figura
145)
65 ndash Sobre as expansotildees
651 ndash A faixa de valores de expansatildeo estruturada eacute baixa
variando de 00037 agrave 065 As expansotildees estruturadas horizontais
apresentam-se maiores do que as expansotildees verticais sendo que as
expansotildees horizontais satildeo as que mais tempo demoram para atingir a
expansatildeo maacutexima e estabilizar estas variaram de 200s a 1200s (Figuras
148 e 149)
200
652 ndash As expansotildees estruturadas que variaram na faixa entre
00037 a 065 satildeo bem menores do que as expansotildees desestruturadas
que variam na faixa de 033 a 670 (Figuras 80 81 82 e 83 Pag137
a 140)
653 ndash Talvez devido ao pequeno nuacutemero de dados natildeo foi
estabelecida uma relaccedilatildeo clara entre o aumento da expansatildeo e a
diminuiccedilatildeo da resistecircncia agrave traccedilatildeo que justificasse mesmo que
parcialmente a desagregaccedilatildeo das amostras indeformadas
66 ndash Algumas observaccedilotildees de caraacuteter geral
661 - As observaccedilotildees demonstram existir indiacutecios de que as
cimentaccedilotildees entre partiacuteculas portanto a estruturaccedilatildeo satildeo maiores na
direccedilatildeo vertical do que na horizontal e que a aproximaccedilatildeo de valores
entre as variaacuteveis intercepto coesivo e resistecircncia agrave traccedilatildeo estaacute vinculada
a preservaccedilatildeo ou natildeo das cimentaccedilotildees sendo que as cimentaccedilotildees
exercem forccedilas significativas conta as expansotildees Estas hipoacuteteses estatildeo
fundamentadas nas seguintes observaccedilotildees O fato das expansotildees serem
menores na direccedilatildeo vertical A direccedilatildeo vertical possuir o maior valor de
intercepto coesivo O intercepto coesivo ter dependecircncia e crescer
enquanto as expansotildees estruturadas diminuem Existir uma tendecircncia de
aumento do intercepto coesivo com o aumento da resistecircncia agrave traccedilatildeo
662 ndash Levando-se em conta as evidecircncias poder-se-ia dizer que
os solos em estudo apesar do aspecto taacutectil-visual heterogecircneo
apresentam-se com comportamento bem mais isotroacutepico do que o
esperado
663 ndash Problemas praacuteticos encontrados em taludes constituiacutedos
pelos solos pesquisados como as instabilidades escorregamentos e
susceptibilidade a erosatildeo satildeo em sua grande maioria causados pela
instabilidade do arcabouccedilo soacutelido destes solos na presenccedila da aacutegua Este
processo eacute muitas vezes facilitado pelo corte inadequado do talude
natural e pela falta de sistema de drenagem adequado
664 - Na praacutetica de projetos que envolvam solos naturalmente
estruturados a utilizaccedilatildeo do ensaio de compressatildeo diametral eacute uma
opccedilatildeo viaacutevel e bem realista
201
7 SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS
A fim de ampliar os conhecimentos destes tipos de solos e dar
prosseguimento a esta pesquisa sugere-se os seguintes estudos
posteriores
- Desenvolver mais pesquisas comparativas utilizando o ensaio de
compressatildeo diametral (Brazilian Test)
- Melhorias e estudos de aplicabilidade dos ensaios de
caracterizaccedilatildeo de forma que estes se tornem mais representativos para
os solos residuais e estruturados
- Avaliar o conceito de partiacutecula unitaacuteria indestrutiacutevel e
incompressiacutevel de Terzaghi e sua validade como um todo para os
solos residuais
- Estudos a fim de normalizar os ensaios sugeridos de perda de
massa por imersatildeo em aacutegua e expansatildeo dos solos na presenccedila de aacutegua
visando aplicabilidade aos solos residuais estruturados natildeo
reconstituiacutedos
- Medir a tensatildeo de expansatildeo provocada pelos solos durante a
imersatildeo em aacutegua
- Medir os moacutedulos de deformabilidade destes solos utilizando o
ensaio de compressatildeo diametral medindo concomitantemente pequenas
deformaccedilotildees nas condiccedilotildees submersas
- Medir a succcedilatildeo destes solos utilizando por exemplo a teacutecnica
do papel filtro Whatman nuacutemero 42
- Avaliar os efeitos da perda de aacutegua e alteraccedilotildees no teor de
umidade destes solos depois da amostragem e durante a permanecircncia na
cacircmara uacutemida comparando estes dados tambeacutem com as variaccedilotildees de
temperatura umidade e pressatildeo atmosfeacutericas diaacuterias durante o periacuteodo
de permanecircncia
- Estudar as curvas de tensotildees-deformaccedilotildees destes solos
comparando estados estruturados e desestruturados utilizando o ensaio
triaxial drenado ou outro equipamento com alta tecnologia tambeacutem
estudando os pontos de quebra das cimentaccedilotildees e as tensotildees de
cedecircncia determinando os paracircmetros de deformabilidade conforme
recomendado por Maccarini (1988)
- Viabilizar uma comparaccedilatildeo entre um solo estruturado
artificialmente como elaborou Maccarini (1988) e o solo A1 e A18 que
possuem fortes cimentaccedilotildees e tentar estabelecer relaccedilotildees entre o
202
comportamento destes solos e as classificaccedilotildees de Schmertmann e
Osterberg (1960) e com os grupos de Coop e Atkinson (1996)
- Examinar as relaccedilotildees mais profundamente entre a rocha matildee e
os solos residuais produzidos por esta assim como a determinaccedilatildeo da
denominaccedilatildeo exata das rochas envolvidas na pesquisa e tambeacutem suas
constituiccedilotildees mineraloacutegicas talvez tentando em laboratoacuterio produzir
efeitos semelhantes ao do intemperismo natural atraveacutes de um
intemperizador artificial
203
REFEREcircNCIAS
ADAMSON AW The physical chemistry of surfaces Interscience
New York 756p 1960
AIREY D W Triaxial testing of naturally cemented carbonate soil
J Geotech Eng ASCE 119(9) p1379ndash1398 1993
ALLMAN MA POULOS HG Stress-strain behaviour of an
artificially cemented calcareous soil Proceedings of Int Conf on
Calcareous Sediments Vol 2 p51-58 1988
ALONSO EE GENS A JOSA A A constitutive model for
partially satured soils Geacuteotechnique v40 n3 p405-430 1990
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
Special procedures for testing soil and rock for engineering purposes
STP 479 5 th Ed American Society for Testing and Materials 634p
1970
ASTM AMERICAN SOCIETY TESTING AND MATERIALS
D3080-04 Standart Test Method for Direct Shear Test of soils Under
Consolidated Drained Conditions 7p1998
ASHGHARI E TOLL DG HAERI SM Triaxial behaviour of a
cemented gravelly sand Tehran alluvium Journal of Geotechnical
and Geological Engineering Kluwer Academic Publishers The
Netherlands 21(1) p1-28 2003
ASHGHARI E DG TOLL DG HAERI SMH Effect of
Cementation on the Shear Strength of Tehran Journal of Sciences Islamic Republic of Iran 15(1) 65-71 University of Tehran ISSN
1016-1104 Gravelly Sand Using Triaxial Tests 18p 2004
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solo ndash Anaacutelise granulomeacutetrica Rio de Janeiro 13p 1984
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7181 Solos Anaacutelise granulomeacutetrica conjunta Rio de Janeiro13p
1984a
204
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMA TEacuteCNICAS NBR
6502 Solos e rochas Rio de Janeiro18p 1995
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6459 Solo Determinaccedilatildeo do limite de liquidez Rio de Janeiro
6p 1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6508 Gratildeos de solos que passam na peneira de 48 mm -
Determinaccedilatildeo da massa especiacutefica Rio de Janeiro 6p 1984c
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 7180 Solo Determinaccedilatildeo do limite de plasticidade Rio de
Janeiro3p 1984d
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9604 Abertura de poccedilo e trincheira de inspeccedilatildeo em solo com
retirada de amostras deformadas e indeformadas Rio de Janeiro9p
1986b
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa
consistecircncia em furos de sondagem Rio de Janeiro7p 1997
ABNT ASSOCIACcedilAtildeO BRASILEIRA DE NORMAS TEacuteCNICAS
NBR 6457 Preparaccedilatildeo para ensaios de compactaccedilatildeo e ensaios de
caracterizaccedilatildeo Rio de Janeiro1p 1986a
ATKINSON J An Introduction to Mechanics of Soils and
Foundations Though Critical State Soil Mechanics McGraw-Hill
Book Company London UK 337p 1996
ATKINSON JH BRANSBY PL The Mechanics of Soils McGraw-
Hill London 375p1978
ATKINSON J Foundations and slopes Mc-Graw-Hill London 382p
1981
ATKINSON JH EVANS JS Discussion on the measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique 35 No3 p378-
380 1982
205
ATKINSON JH RICHARDSON D STALLEBRASS SE Effect
of recent stress history on the stiffness of overconsolidated soil
Geacuteotechnique 40(4) p531540 1990
ATKINSON JH SAumlLLFORS G Experimental determination of
stress-strain-time characteristics in laboratory and in-situ tests in Deformation of soils and displacements of structures (Proc X
ECSMFE) (Ed Associazione Geo-tecnica Italiana) AA Balkema
Rotterdam 3 p915-956 1991
ATKINSON JH STALLEBRAS SE A model for recent history
and non-linearity in the stress-strain behaviour of overconsolidated
soil Proceedings of 7 th IACMAGrsquo91 Cairns p555-560 1991
ATKINSON JH COOP MR STALLEBRASS SE VIGGIANI
G Measurement of stiffness of soils and rocks in laboratory tests
Proc Of 25th Annual Coc Of Engng Geo Group Leeds British
Geology Society 1990
ATKINSON JH CHARLES JA MHACH HK Examination of
erosion resistence of clays in embankment dams Quarterly Journal of
Engineering Geology 23 p 103-108 1990
ATTERBERG A Uumlber dir Physikalische Bodenuntersuchung und
uumlber die Plasticitat der Tone Internationale Mitteilungen
Bodenkunde vol 1 p 10-43 1911
BARBETTA PA Estatiacutestica aplicada agraves Ciecircncias Sociais 3ed
Editora da UFSC Florianoacutepolis 284p 1999
BASTOS CAB Mapeamento e caracterizaccedilatildeo geomecacircnica das
unidades geoteacutecnicas de solos oriundos dos granitos gnaisses e migmaacutetitos de Porto Alegre Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash
Escola de Engenharia Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS156p
1991
BEVILAQUA FZ Estudo do comportamento geomecacircnico de solos
residuais de granito de Florianoacutepolis Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
engenharia) ndash Escola de Engenharia Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em
Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina114p 2004
206
BIGARELLA JJ LEPREVOST A BOLSANELLO A 1985
Rochas do Brasil Satildeo Paulo v01 310p 1985
BIGARELLA JJ FRANCO RR LEPREVOST A
BOLSANELLO A Minerais do Brasil 01 ed Satildeo Paulo Editora da
Univ de Satildeo PauloEdEdgar Blucher v03 426p 1972
BISHOP AW The principle of effective stress Teknisk Ukeblad
Oslo 39 p 859-863 1959
BISHOP AW The strength of soils as engineering materials
Rankine Lecture Geothechnique 16 (2) pp91-130 1966
BISHOP AW ALPAN S BLIGHT TE DONALD TB Factors
controlling the strength of parthy saturated cohesive soils
Proceedings of the ASCE Conference on Shear Strength of Coesive
Soils BoulderColorado p 503-532 1960
BISHOP AW HENKEL DJ The measurement of soil properties
in the triaxial test Editora EArnold London 227p 1957
BISHOP AW HIGTH DW The value of Poissonrsquos ratio in satured
soils and rocks stressed under undrained conditions Geacuteotechnique
v26 n3 p 369-384 1977
BISHOP AW SKEMPTON AW The measurement of the shear
strength of Soils Geacuteotechnique v1 n2 p90-108 1950
BISHOP AW KUMAPLEY NK EL RUWAYIH The influence
of pore-water tension on the strength of clay Philosophical
Transactions of the Royal Society of London A Mathematical and
Physical Science volume 278 pages 511-554 number 1286 Published
by the Royal Society 6 Carton House Terrrage London 1975
BISHOP AW WEEB DL LEWIN PI Undistarbed samples of
London clay from the Ashford Common shaft strength-effective
stress relationships Geacuteotechnique 15 No1 p 1-31 1965
BISHOP AW WESLEY LD A hydraulic triaxial apparatus for
controlled stress path testing Geacuteothechnic 25 p 657-670 1975
207
BISHOP A W Shear strength parameters for undisturbed and
remoulded soils specimens In Stress-strain behaviour of soils pp 3-
58 (edR H G Parry) London 1972
BISHOP AW The influence of an undrained change in stress on
pore pressure in porous media of low compressibility
Geacuteotechinique v23 n3 p432-442 1973
BISHOP AW The influence of system compressibility on the
observed pore pressure response to an undrained change in stress in
satured rock Geacuteotechnique v26 n2 p317-330 1976
BISHOP A W GREEN G E The influence of end restraint on the
compression strength of a cohesionless soil Geacuteotechnique 15 No 3
p243-266 1965
BJERRUM L Problems of soil mechanics and construction on soft
clays and structurally unstable soils Proc 8th International
Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering Vol3 p
109-159 1973
BJERRUM L Engineering geology of Norwegian marine clays
Geotechnique 27 2 p 81-118 1967
BOEHL PEG Dilatocircmetro de MARCHETTI (DMT) Atualizaccedilatildeo
da revisatildeo bibliograacutefica Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre
ensaios geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 104 p 2005
BOEHL PEG Anaacutelise estatiacutestica por testes de hipoacuteteses sobre a
eficaacutecia e eficiecircncia dos dados obtidos atraveacutes dos ensaios de campo
DMT CPT amp SPT Trabalho apresentado em seminaacuterio sobre ensaios
geoteacutecnicos de campo UFSC PPGEC 85p 2005
BOEY CF CARTER JP Mechanical testing of artificial cement
carbonate soil Proc5 th Aust NZ Geomech Conf Sydnei p 145-
149 1988
BOLTON MD The strength and dilatancy of sands Geacuteotechnique
36 No1 p 65-78 1986
208
BOLTON M A Guide to Soil Mechanics Macmillan Publishers Ltd
London UK 439 p1979
BOLTON MD DASARI GR The small strain stiffness of a
carbonate stiff clayCUEDD-SOILSTR279 p 109-114 1994
BOWLES JE Physical and Geotechnical Properties of Soils MC
Graw-Hill USA 478p 1979
BOWLES JE Engineering Properties of Soils and Their
Measurement 2d ed McGraw-Hill Book Company New York 215p
1978
BRESSANI LA Experimental properties of bonded soils PhD
Thesis Imperial College of Science and Tecnology London 459p
1990
BRESSANI LA VAUGHAN PR The effect of laboratory test
technique on the measured properties of weakly bonded soil Proc12
th Int Conf Soil Mech amp FdnEngng Rio de Janeiro 1 p17-20
1989
BRITISH STANDARDS INSTITUTION Methods of test for soils civil
engineering purposes BS 1377 London 63p 1975
BRITH STANDARDS INSTITUTION Code of practice for
foundations BS 8004 London 1986
BRITSH STANDART 1881 Test for indirect tensile strength of
cylinders part 4 p23-25 1970
BURLAND JB On the compressibility and shear strength of
natural clays Geacuteotechnique v 40 n3 p329-378 1990
CARNEIRO FL Um novo meacutetodo para a determinaccedilatildeo da
resistecircncia agrave traccedilatildeo dos concretos In 3ordf Associaccedilatildeo Brasileira de
Norma Teacutecnicas ABNT Satildeo Paulo p 126-129 1943
CARNEIRO FLLB BARCELLOS A Concrete tensile strength
Int Asoc Testing Res Lab Paris Fr Bull No 13 pp 97-127 1953
209
CARUSO JUNIOR F Mapa geoloacutegico da Ilha de Santa Catarina
Porto Alegre Centro de Geologia Costeira e Oceacircnica da Universidade
Federal do Rio Grande do Sul (Notas teacutecnicas) n6 28p dez 1993
CASAGRANDE A Research on the ATTERBERG limits of soils
Public Roads 13 Washington DC p17-19 1932
CASAGRANDE A Classification and identification of soils
Trasactions ASCE Vol 113 p 901-991 1948
CASAGRANDE A The structure of clay and its importance in
foundation engineering J Boston Soc Civ Engrs Apr p168-209
1932
CASAGRANDE A CARRILHO N Shear Failure of Anisotropic
Materials Boston Soc Of Engns 31 p74-87 1944
CHEN FH Foundations on expansive soils 2ed Amsterdam
Elsevier Science Publications 463p 1988
CHIOSSSI NJ Geologia aplicada agrave engenharia Satildeo Paulo USP ndash
Grecircmio Politeacutecnico p103-110 1979
CLOUGH W SITAR N BACHUS RC Cement sands under static
loading Journal of Geotechnical Engineering 107 6 p799-817 1981
CLOUGH GW SITAR N BACHUS RC RAD NS Cemented
sands under static loading Journal of Geotech Engerg Div ASCE
107(6) p799-817 1981
CLOUGH GW KUCK WM KASALI G Silicate stabilized
sands Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1979 Vol
105 No1 p65-82 1979
COLLINS K McGOWN A The form and function of microfabric
features in a variety of natural soils Geotechnique Vol24 No2
P223-254 1974
COOP MR The mechanics of uncement carbonate sands
Geacuteotechnique 40 No4 p607-626 1990
210
COOP MR ATKINSON The mechanics of cement carbonate
sands Geacuteotechnique 43 No 1 p53-67 1993
COVOLO I PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOacuteLICA DO RIO
GRANDE DO SUL ndash PUCRS ndash ESCOLA POLITEacuteCNICA - ECV-
Apostila de resistecircncia ao cisalhamento de solos tropicais e engenharia de fundaccedilotildees 100p 1996
COSTA FILHO LMF DE CAMPOS TMP Anisotropy of a
gneissic residual soil In IX Panamerican Conference on Soil
Mechanics and Foundation Engineering Vina Del Mar v1 p51-61
1991
CRUZ PT 100 barragens brasileiras casos histoacutericos materiais de
construccedilatildeo projeto Satildeo Paulo Oficina de textos 645p 1996
CUCCOVILLO T COOP MR Yielding and pre-failure
deformation of structure sands Geotechnique Vol47 No3 p481-
508 1997
CUCCOVILLO T COOP MR Characterising the elastic response
of very stiff coarse grained soils The Geotechnics of Hard Soils-Soft
Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol1 p 491-496 1998
DALLA ROSA F Comportamento mecacircnico de um solo cimentado
curado sob tensatildeo em ensaios triaxiais Dissertaccedilatildeo (mestrado) ndash
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia
Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Porto Alegre RS-BR
104p 2006
DIAS RD Geomecacircnica dos solos lateriticos do sul do Brasil In
Coloacutequio de Solos Tropicais e Subtropicais e suas Aplicaccedilotildees em
Engenharia Civil Porto Alegre ndash RS CPGECUFRGS e CPGECUFSC
Relatoacuterio teacutecnico p96-120 1988
DIAS RD GEHLING MYY Consideraccedilotildees sobre solos porosos
tropicais Porto Alegre Escola de Engenharia da UFRGS (CT-A-
54)59p 1983
DE PK FURDAS B Discussatildeo Geotechnique 23 numero 2 p203-
218 1973
211
DELGADO A Influencia de la trayectoria de las tensiones en el
comportamiento de latildes arcillas expansivas y de los suelos
colapsables en el laboratorio y en el terreno Sevillia Universidad de
Sevillia 564p (Tese de Doutorado) 1986
DESCHAMPSO Memoacuterias da Nossa Terra e Nossa Gente Ediccedilatildeo
do autor Satildeo Pedro de Alcacircntara Santa Catarina 223p 2005
Dicionaacuterio de ciecircncias EXITUS Mirador Internacional Enciclopeacutedia
Britacircnica do Brasil ndash Satildeo Paulo 283p 1978
DOBEREINER L Geotecnia de arenitos brandos Satildeo Paulo
Associaccedilatildeo Brasileira de Geologia de Engenharia 52p (Siacutentese de tese
08) 52p 1987
DOBEREINER Let al Processos de alteraccedilatildeo em rochas argilosas
de algumas formaccedilotildees brasileiras In CBGE 6 COBRANSEG 9
SalvadorAnaisSatildeo Paulo ABGE ndash ABMS 1990v1 p145-162 1990
DONATH FA Strength variation and deformation behaviour in
anisotropic rocks Proceedings of the Inteernational Conference on the
State of Sress in the Earthrsquos Crust 281-297 EdWR Judd American
Elsevier Publishing Company New York 1964
DRUCKER DC Conventional and unconventional plastic response
and representation Applied Mechanics Reviews 41151ndash167 1988
DRUCKER DC GIBSON RE HENKEL DJ Soil mechanics and
work-hardening Theories of plasticity ldquo Transactions ASCE
Vol122 Paper No2864 p338-346 1957
DUPAS JJ PECKER A Static and dynamic properties of sand-
cement Journal of the Geotechnical Engineering Division ASCE 105
p419-436 1979
ESCARIO V SAacuteEZ J The shear strength of partly saturated soils
Geacuteotechnique v36 n3 p453-456 1986
FANG H CHEN WF New method for determination of tensile
strength of soil presented at 50th Annual Meeting o the Highway
Research Board held at Washington DC n345 p62-68 1971
212
FARJALLAT JES Estudos experimentais sobre desagregaccedilatildeo de
rochas basaacutelticas Satildeo Paulo Tese (Doutorado) ndash Instituto de
GeociecircnciasUSP 1971
FARJALLAT JES Relato sobre o tems (desagregabilidade de
rochas e problemas relativos agrave sua aplicabilidade) In SEMANA
PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4 1972 Satildeo Paulo Anais
Satildeo Paulo Assoc Paulista Geol Aplicada p19-54 1972
FERREIRA SRM Colapso e expansatildeo de solos naturais natildeo
saturados devidos agrave inundaccedilatildeo Rio de Janeiro Universidade Federal
do Rio de Janeiro 379p (Tese de Doutorado) 1995
FERREIRA SM FERREIRA MGVX Mudanccedilas de volume
devido agrave variaccedilatildeo do teor de aacutegua em um vertissolo no seminaacuterio de
Pernambuco R Bras Ci Solo p33779-7912009
FLINT RF Glacial and quaternary geology Wiley amp Sons New
York 892p 1971
FELLENIUS W Erdstatische Berechnungen mit Reibung und
Kohaesion (adhesion) und unter Ammahme Kreiszylindrischer Gleitflachen Ernst e Sohn Berlim 1927
FOOKES PG The geology of carbonate soils and rocks and their
engineering characterization and description Proc Int Conf
Calcareous Sediments Perth 2 p787-806 1988
FOOKES PG VAUGHAN PR 1986 A handbook of engineering
geomorfhology Surrey University Press
FREDLUND DG VANAPALLI SK Shear Strength of
unsaturated soils University of Saskatchewan Canada Lake Head
University Canadap329-361 1995
FREDLUND DG MORGENSTERN NR Stress state variables for
unsatured soils Geotechnical Engineering Division ASCE 103GT5
p447-466 1977
FREDLUND DG RAHARDJO H Soil mechanics for unsaturated
soils John Wiley and Sons INC New York 1993
213
GENS A NOVAR Conceptual bases for a constitutive model for
bonded soils and weak rocks Proc Int Symp On GeotechEngergof
Hard Soils-soft Rocks Balkema Rotterdam The Netherlands Vol1 pp
485-494 1993
GENS A Unsatured soils recent developments and applications
Shear Strength Civil Engineering European Courses Programme of
Continuing Educations Barcelona 1993
GEOLOGICAL SOCIETY ENGINEERING GROUP WORKING
PARTY REPORT The description and classification of weathered
rocks for engineering puposes Quaterly Journal of Engineering
Geology V28 p207-242 1995
GRIM RE Clay mineralogy 2nd Ed McGraw-Hill New-York
596p 1968
GRIM RE Applied clay mineralogy McGraw-Hill New York 422p
1962
GREENWOOD JA WILLIAMSON JPB Contact of nominally
flat surfaces Proc Soc A 295 p300-319 1966
GREENWOOD JA TRIPP JH The elastic contact of rough
spheres JApplMech ASME 34 (1) 153-159 1967
GUERRA AT GUERRA AJ Novo dicionaacuterio geoloacutegico-
geomorfoloacutegico Rio de Janeiro 652pil 1977
HAERIS M SEIPHOORI A The behavior of a limy cement
gravely sand under static loading ndash case study of Tehran alluvion
EJGE VOL13 10p 2008
HAERI SM HAMIDI A The effect of cement contet of shear
behaviour of a cement gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical
Engineering 2005 Vol10 NoE pp XX Tehran 8p 2003
HAERI SM HAMIDI A ASGHARI E HOSSEINI SM TOLL
DG The mechanical behaviour of a cement gravely sand cement
with different cement types Proceedings of 57 th Canadian
Geotechnical Conference Quebec Session 3E 13-20p 2004
214
HAERI SM HOSSEINI SM TOLL DG YASROBI SS
Experimental study of the behaviour of a cement gravely sand
Geothechnical and Geological Engineering Journal Vol23 No5
pp537-560 2005b
HAERI SM YASREBI S ASGHARI E Effects of cementation on
the shear strength parameters of Tehran alluvion using large direct
shear test Proceedings 9th IAEG Congress Durban South Africa 519-
525p 2002
HAMIDI A HAERI SM Critical state concepts for a cement
gravely sand Eletronic Journal of Geotechnical Engineering Vol10
NoE 1-12p 2005
HASEGAWA H IKEUTY M On the tensile strength of disturbed
soils Symposium on rheology and soil mechanics j Kravtchenko and
PM Sirieys eds Springer- Verland Berlin West Germany p405-
412 1966
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv1 Soil
classification and compaction tests A Halsted Press Book John Wiley
amp Sons 300p 1985a
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv2 Permeability
Shear Strength and Compressibility Tests A Halsted Press Book
John Wiley amp Sons 400p 1985b
HEAD KH Manual of Soil Laboratory Testingv3 Effective Stress
Tests ELE International Limited Pentech Press London UK 300p
1985c
HERTZ H J Reine und angewandte Mathematik 92 156-171 ( For
English translation see miscellaneous papers ed By Hertz H) Jones and
Schott London Macmillan 1896
HIGASHI RAR Metodologia de uso e ocupaccedilatildeo dos solos de
cidades costeiras brasileiras atraveacutes de SIG com base no comportamento geoteacutecnico e ambiental 486p tese (doutoramento em
engenharia civil) Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis
SC 2006
215
HYPOLITO R Estudo experimental de alteraccedilatildeo intempeacuterica de
diabaacutesios Satildeo Paulo Universidade de Satildeo Paulo (Tese de Doutorado)
103p 1972
HYPOLITO R VALARELLI JV Alteraccedilatildeo experimental de
diabaacutesios In SEMANA PAULISTA DE GEOLOGIA APLICADA 4
1972 Satildeo Paulo AnaisSatildeo Paulo Associaccedilatildeo Paulista de Geologia
Aplicada p103-122 1972
HOULSBY GT A study of plasticity theories and their application
to soils PhD Thesis University of Cambridge14 482p 1981
HOULSBY GT Critical State Models and Small-Strain Stiffnes
Developments in Theorical Geomechanics Procceedings of the Booker
Memorial Symposium Sydnei 16-17 November Balkema ISBN 90
58091589 p259-312 1982
HOLTZ RD KOVACS WD An Introduction to Geotechnical
Engineering Prenticel Hall Englewood Cliffs New Jersey USA
733p 1981
HUANG JT AIREY DW Properties of artificially cemented
carbonate sand ASCE J Geotech Geoenviron Eng 124(6) p492ndash
499 1998
HUANG JT AIREY DW The manufacture of cement carbonate
soils Research report R631 University of Sydney 8p 1991
HUMMES R A M Compressibilidade e resistecircncia ao
cisalhamento de rejeitos de beneficiamento de carvatildeo mineral em
equipamentos de grandes dimensotildees Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Catarina Florianoacutepolis 187p 2007
IAEG COMISSION ldquo ENGINEERING GEOLOGICAL MAPPINGrdquo
Classificaccedilatildeo of rocks and soils for engineering geology mapping
Part 1 rock and soil materials Bulletin of the International
Association of Engineering Geology Krefeld v19 p364-371 1979
216
ISMAIL MA Strength and deformation behaviour of calcite-
cemented calcareous soil PhD Thesis The University of Western
Australia (submitted) 2000
ISMAIL MA JOER HA RANDOLPH MF Sample preparation
technique for artificially cemented soils ASTM Geotechnical Testing
Journal - June 2000 Issue sandrdquo Proc Int Geological Congress
Beijing China p171-177 2000
ISMAIL M A JOER H A SIM W H RANDOLPH M F Effect
of cement type on shear behavior of cemented calcareous soil J
Geotech Eng ASCE 128(6) 520ndash529 2002
ISRM Rock Characterization testing and Monitoring ndash ISRM
Suggested Methods Pergamon Press London 211p 1981
INGLES OG FRYDMAN S An examination of some methods for
strength measurement in soils Proceedings fo the forth Australian-
New Zealand Confefrence soil Mechanics and Foundation Engineering
p 213-219 1963
INGLES OG Bonding forces in soils Part3 A theory of tensile
strength for stabilized and naturally coherent soils ldquo Proceedings of
the first conference of the Australian Road Research Board VolI
p1025-1947 1962
JARDINE RJ One perspective of the prefailure deformation
characteristics of some geomaterials Proceedings of international
symposium on pre-failure deformation characteristics of geomaterials
Sapporo p151-182 Rotterdam Balkema 1985
JARDINE RJ SYMES MJ BURLAND JB The measurement of
soil stiffness in the triaxial apparatus Geacuteotechnique v34 p 323-340
1984
JARDINE RJ POTTS DM FOURIE AB BURLAND JB
Studies of the influence of non-linear stress-strain characteristics in soil-structure interaction Geacuteotechnique 36 3 p377-396 1986
JOHNSON KL Contact mechanics Cambridge Uni Press 452p
1985
217
JUSTO JLA DELGADO A RUIZ J The influence of stress-path
in the collapse-swelling of soils at the laboratory In
INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS 5
Adelaide Proceedings p67-71 1984
KENNY TC The influence of mineralogical composition of
residual strength of natural soils Proceedings of Oslo Geotechnical
Conference on the Shear strength Properties of Natural Soils and Rocks
Vol I p 123-129 1967
KARMAKAR S SHARMA J KUSHWAHA RL Critical state
elasto-plastic constitutive models for soil failure in tillage ndash A
review Agricultural and Bioresource Engineering Department and
2Department of Civil asnd Geological Engineering University of
Saskatchewan Saskatoon Saskatchewan Canada S7N 5A9 Volume 46
2004 CANADIAN BIOSYSTEMS ENGINEERING PAG 219-223
2004
KAVVADAS M ANAGNOSTOPOULOS A A framework for the
behaviour of the cement Corint marl In INTERNATIONAL
SYMPOSIUM ON GEOTHECNICAL ENGINEERING OF HARD
SOILS ndash SOFT ROCKS Athens ProceedingshellipRotterdam
AABalkema v1 p577-583 1993
KRISHNAYYA AVG EISENSTEIN Z MORGENSTERN N
Behavior of compacted soil in tension Journal of the geothechnical
engineering divison GT9 ASCE p 1051-1061September 1974
KRISHNAYYA AV G EISENSTEIN Z Brazilian tensile test for
soils CANGEOTECHJVOL11 pp 632-6411974
LADE PV DUNCAN JM Elastoplastic stress-strain theory for
cohesionless soil Journal of the geotechnical engineering division
GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Geotech Engerg Div ASCE 104(12) p1449-
1465 1989
LADEIRA FL MINETTE E A quantificaccedilatildeo da alteraccedilatildeo e da
alterabilidade de rochas In CONGRESSO BRASILEIRO DE
218
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 Belo Horizonte ABGE V3
p351-3581984a
LADEIRA FL MINETTE E Iacutendices fiacutesicos de alteraccedilatildeo na
quantificaccedilatildeo de alterabilidade de rochas In CONGRESSO
BRASILEIRO DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA 4 1984 Belo
Horizonte Anais Belo Horizonte ABGE v3 p359-366 1984b
LADE P V OVERTON D D Cementation effects in frictional
materials Journal of Saxena SK and Lastrico RM(1978) ldquoStatic
properties of lightly cemented sandrdquo Journal of Geotech Engerg Div
ASCE 104(12) p1449-1465 1989
LAFEBER F Soil structure concepts Engineering Geology Vol 1
No 4 pp261-290 1966
LAGOIA R BURLAND JB DELAGE P Pre-yield behaviour of
the Gravina calcarenite at small strains The Geotechnics of Hard
Soils-Soft Rocks Evangelista amp Picarelli Eds Vol 2 pp 629-636
1998
LAGOIA R NOVA R A constitutive model for soft rocks In
International Symp On Geotechnical Engineering of Hard Soils ndash Soft
Rocks AthensProceedingshellipRotterdam AA Balkema 1 p625-632
1993
LAMBE WT WHITMAN RV Soil mechanics New York John
Wiley amp Sons 533p 1969
LAMBE TW Soils Testing for Engineers John Wiley amp Sons Inc
The Massachusetts Institute of Technology USA 165p1951
LAMBE TW Methods of estimating settlement Journal of
Geotechnical Engineering Division ASCE P47-71 1964
LEINZ V Guia para determinaccedilatildeo de minerais (por) Viktor Leinz e
Joatildeo Ernesto de Souza Campos 5ordf ed revista e ampliada Satildeo Paulo
Editora Nacional 61p 1974
LEME RAS Dicionaacuterio de engenharia geoteacutecnica ndash Inglecircs-
Portuguecircs Satildeo Paulo 159p 1977
219
LEROUEIL S VAUGHAN PR The general and congruent effects
of structure in natural soils and weak rocks Geacuteotechnique 40 No 3
467-488 Lubliner J Plasticity Theory MacMillan New York 1990
LEROUEIL S MAGNAN JP TAVENAS F Remblais sur argyles
molles Technique et Documentation Lavoisier Paris p1-342 1985
LIU C EVETT JB Soils and foundations 3rded Englewood Cliffs
Prentice Hall USA 465p 1992
LIU C EVETT JB Soil Properties Testing Measurement and
Evalution ndash 3rd The University of North Carolina at Charlotte ed
Prentice Hall Inc New Jersey USA 404p 1997
LORET A ALONSO EE Consolidation of unsaturated soils
including swelling and collapse behavior Geacuteotechnique v30 n4
449-447 1980
LUMB P The properties of decomposed granito Geotechnique
vol12number 3 226-243 1962
MACCARINI M Laboratory Studies of a weakly bonded artificial
soil Ph D Thesis Imperial College of Science and Technology
London UK 323p 1987
MACCARINI M TEIXEIRAVH TRICHEcircS G 1989 Bonding
properties of a residual soil derived from diabase ICSMFE Rio de
Janeiro vol1 pp525-528
MACCARINI M Ensaios triaxiais e cisalhamentos direto de um
solo residual jovem derivado de gneisse Dissertaccedilatildeo (Mestrado em
Engenharia) ndash Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Pontifiacutecia
Universidade Catoacutelica do Rio de Janeiro Rio de Janeiro 276p1980
MACCARINI M Algumas consideraccedilotildees sobre a mecacircnica dos solos
residuais Trabalho submetido como parte dos requisitos para
participaccedilatildeo de concurso para Professor Titular da Universidade Federal
de Santa Catarina 98p 1993
MACIEL FILHO CL Introduccedilatildeo agrave geologia de engenharia Editora
da UFSM CPRM Brasilia 1994
220
MACIEL FILHO CL Caracterizaccedilatildeo geoteacutecnica das formaccedilotildees
sedimentares de Santa Maria Rio de Janeiro Universidade Federal do
Rio de Janeiro (Dissertaccedilatildeo de Mestrado) 123p 1977
MALANDRAKI V TOLL D G Drained probing triaxial tests on a
weakly bonded artificial soil Geotechnique London 50(2) 141ndash151
2000
MARSHALL CE The physical chemistry and mineralogy of soils
Vol 1 soil materials Wiley New York 400p 1964
MATSUO S NISHIDA K Physical and chemical properties of
decomposed granite soil grains Soil and foundations Vol8 number 4
10-20 1968
MCDOWELL GR BOLTON MD Micro mechanics of elastic soil
Soils and foundations Japanese Geothechnical Society Vol 41 No6
147-152 Dec 2001
MELLO VFB Quiacutemica colloidal e algumas propriedades das
argilas Revista Politeacutecnica Ano XLVII n 160 Satildeo Paulo p31-37
1951
MELLO V FB Apreciaccedilotildees sobre a Engenharia de Solos aplicaacutevel
a solos residuais Procof the 3rd Southeast Asian Conference on Soil
Engineering Traduccedilatildeo n9 da ABGE p489-494 1973
MELLOW M HAWKES I Measurement of tensile strength by
diametral compression of discs and annuli Engineering Geology
Vol5 No3 Oct pp173-225 1971
MENEZES RS DOBEREINER L Estudo da alterabilidade de
siltito maciccedilo da Formaccedilatildeo Rio Bonito ndash Santa Catarina Solos e
Rochas Satildeo Paulo v14 (1) p41-54 1991
MENDONCcedilA MB Comportamento de solos colapsiacuteveis da regiatildeo
de Bom Jesus da Lapa ndash Bahia Dissertaccedilatildeo de Mestrado
Universidade Federal do Rio de Janeiro 270p1990
MITCHELL JK Fundamentals of soil behaviour New York USA
Ed John Wiley amp Sons 422p 1976
221
MICHELL JK SOLYMAR ZV Time-dependent strength gain in
freshly deposited or densified sand J Geotech Div AmSoc Civ
Engrs 110 GT11 1559-1576 1984
MURTHY VNS Geotechnical Engineering Principles and
Practices of Soil Mechanics and Foundation Engineering Marcel
Dekker Inc New York 1029p 2003
NEWMAN DA BENETT DG The effect of specimen size and
stress rate for tha brazilian test ndash A statical analyses Rock
mechanics and rock engineering vol23 pp 123-134 1990
NOGAMI JS VILLIBORDF Identificaccedilatildeo expedita dos grupos de
classificaccedilatildeo MCT para solos tropicais X Congresso Brasileiro de
Mecacircnica dos Solos e Engenharia de Fundaccedilotildees v4 Foz do Iguaccedilu
PR ABMSP1293-1300 1994
OBERT L DUVALL WI Rock Mechanics and the Design of
Structure in Rock John Wiley and Sons New York pp94-98 1967
ODA M Initial fabrics and relations to mechanical properties of
granular material Soils and foundations Vol12 No1 p17-36 1972
ODA M KONISHI J Microscopic deformation mechanics in
granular materials in simple shear Soils and Foundation v14 n4
p25-38 1974
OrsquoROURKER TD CRESPO E Geotechnical properties of
cemented volcanic soil ASCE J Geotech Eng Div 114(10) p1126ndash
1147 1988
PARCHER JV MEANS RE Physical properties of soils Charles
Merril 464p 1964
PASTORE EL Maciccedilos de solos saproliacuteticos em fundaccedilatildeo de
barragens de concreto-gravidade Tese de Doutoramento EESatildeo
CarlosSP 1992
POULOS HG The mechanics of calcareous sediments Proc 5th
Aust NZ GeomechConf Sydney p8-41 1989
222
POULOS HG DAVIS EH Elastic solutions for soil and rock
mechanics John Wiley New York 411p 1974
PRADO H Solos do Brasil gecircneses morfologia classificaccedilatildeo e
levantamento 2ed ver E ampl - Piracicaba 2001
PRIETTO P D M Estudo do comportamento mecacircnico de um solo
artificialmente cimentado Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Engenharia) ndash
Curso de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universidade Federal do
Rio Grande do Sul Porto Alegre 150p1986
PRIETTO P D M Comportamento tensatildeo-dilatacircncia de solos
cimentadosuma abordagem teoacuterico experimental Tese (Doutorado
em Engenharia) PPGEC Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Porto Alegre230p 2004
PREacuteVOST JH HOumlEG K Soil mechanics and plasticity of strain
softening JOURNAL OF THE GEOTHECNICAL ENGINEERING
DIVISION 25 11157 GT3 MARCH No2 259-278 1975
PUZRIN AM BURLAND JB A logarithmic stress-strain function
for rocks and soils Geacuteotechnique 46 No 1 157-164 1996
RAIMUNDO H A Aspectos Geoteacutecnicos e Pluviomeacutetricos
Associados a Instabilidade de Encostas em Florianoacutepolis
Dissertaccedilatildeo (Mestrado em engenharia) ndash Escola de Engenharia
Programa de Poacutes Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil Universiade Federal
de Santa Catarina 325p 2002
REIS RM Comportamento Tensatildeo-Deformaccedilatildeo de dois Horizontes
de um Solo Residual de Gnaisse Tese (Doutorado) ndash Escola de
Engenharia de Satildeo Carlos ndash Universidade de Satildeo Paulo 198p 2004
REIS RM AZEVEDO RF Anisotropic Study of Residual Soil
Based on Cubic Triaxial Test Results In XI PANAMERICAN
CONFERENCE OF SOIL MECHANICS AND FOUNDATIONS
ENGINEERING 1999 Foz do IguaccediluV1 P141-146
ROSCOE KH The influence of strains in soil mechanics 10th
Rankine Lecture Geotecnique London England Vol20 No2 p129-
170
223
ROSCOE KH BURLAND JB On the generalized stress-strain
behavior of Wet clay Engineering Plasticity JHeyman and FA
Leckie EdsCambridge University Press Cambridge England pp535-
609 1968
ROSCOE KH SCHOFIELD AN WROTH CP On the yielding
of soilsrdquo Geotechnique London England Vol8 No1 pp22-52 1958
ROWE P W The stress dilatancy relation for static equilibrium of
an assembly of particles in contact Proc R Sot 269A 5OG-527
1962
ROWE P W The relation between the shear strength of sands in
triaxial compression plane strain and direct shear GPotechnique 19
No 1 75-86 1969
ROWE P W Theoretical meaning and observed values of
deformation parameters for soil In Stress strain behaviour of soils
pp 143-194 (ed R H GParrv) London Foulis 1972
ROWE PW The relevance of soil fabric to site investigation
pratice Geotechnique Vol22 No2 pp 195-300 1972
ROUAINIA M WOOD M A kinematic hardening constitutive
model for natural clays with loss of structure Geotechnique 50 (2)
p153-164 2000
SALGADO R BANDINI P KARIM A Shear Strenght and
Stiffness of Silty and Sand Journal of Geothecnical and
Geoenvironmental Engineering ASCE 126(5) p451-462 May 2000
SANDRONI SS Sampling and testing of residual soils in Brazil In
sampling and testing of residual soils A Review of International
Practice Ed Brand E W and Philipson H B Scorpion Press Hong
Kong p31-50 1985
SANDRONI SS Stress relief effects in gneissic saprolitic soils 1st
Int Conf In Geom In Trop Later and Saprol Soils Vol 3 290-296
Brazil 1985
224
SANGREY DA Naturally cement sensitive soils Geacuteotechnique
v22 n1 p139-152 1972
SANTOS GT Integraccedilatildeo de informaccedilotildees pedoloacutegicas Geoloacutegicas e
Geoteacutecnicas Aplicadas ao Uso do Solo Urbano em Obras de
Engenharia Tese (Doutorado em Engenharia Civil) ndash Escola de
Engenharia Programa de Poacutes-Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil
Universidade Federal do Rio Grande do Sul Porto Alegre ndash RS 209p
1997
SANTOS GIT DIAS RD Cadastro Geoteacutecnico dos Solos do
Municiacutepio de Florianoacutepolis ndash SC Inc II Congresso Brasileiro de
Cadastro Teacutecnico Multifinalitaacuterio p77-84 1996
SAXENA SK LASTRICO RM Static properties f lightly-cement
sand Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE 1041449-
1464 1978
SCHENCK H Theories of engineering experimentation Third
edition Hemisphere Publishing Corporation New York USA 302p
1979
SCHOFIELD AN WROTH CP Critical State Soil Mechanics
London McGraw Hill 310p 1968
SCHOFIELD PR The pf of water in soil Transactions of the 3rd
International Conference on Soil Science Oxford p37-48 1935
SCHREIMER HD Volume change of compacted highly plastic
African clay Ph D Thesis Imperial College University of London
313p 1988
SCHMERTMANN JH OSTERBERG JO An experimental study
of the development of cohesion and friction with axial strain in
satured Cohesive Soils Proc ASCE Research Conference on the Shear
Strength of Coesive Soils Bouder Colipp 643-694 1960
SCOTT CR An Introduction to soil mechanics and foundations
Applied Science Publishers Ltda 3 ed London 406p 1980
225
SEED HB WOODWARD RJ LUNDGREN R Fundamental
aspects of the ATTERBERG limits Journal Soil Mechanics and
Fondations Division ASCE Vol90 NoSM 6 pp 75-105 1964b
SHANKERNB KRISHNAVS Laboratory Studies on Shear
Strength of Expansive Clays Proc Ind Geothec Conf
Vishakhapatnam DecVol 1 p155-158 1989
SIM WH Artificially cemented calcareous soil a comparative
study Undergraduate HonoursThesis The University of Western
Australia 1999
SIMONS NE MENZIES BK Introduccedilatildeo agrave engenharia de
fundaccedilotildees Traduccedilatildeo Luciano JMoraes Jr Rio de Janeiro Editora
Interciecircncia 199p 1981
SMITH GN Elements of soil mechanics Sixth edition Oxford BSP
PROFESSIONAL BOOKS London UK528p 1990
SKEMPTON AW The pore-pressure parameters A and B
Geacuteotechnique 4 No 4 143-147 1954
SKEMPTON AW Significance of Terzaguirsquos Conference of
effective stress in from Theory to practice in soil mechanics pp 42-53
Wiley New York 1960a
SKEMPTON AW Effective stress in soils Conference and Rocksrdquo
Proceedings of Conference on Pore pressure and suction in soils
Butterworths London pp 4-16 1960b
SOARES JMD BICA AVD BRESSANILA MARTINS FB
1994 Mediccedilatildeo local de deformaccedilotildees utilizando sensores de efeito
Hall Solos e Rochas v17 n3 p183-188
SKINNER A E A note on the influence of interparticle friction on
the shearing stress of random assembly of spherical particles
Geacuteothecnique v19 p150-157 1969
SOWERS GF Engineering properties of residual soils derived from
igneous and metamorphic rocks 2nd Pan AmConf on Soils Mech
And Found EngVol I 39-62 1963
226
TARBUK EJ LUTGENS FK TASA D Earth An introduction to
Physical Geology New Jersey Prentice Hall 752p 1996
TEIXEIRA W et al Decifrando a terra Satildeo Paulo Oficina de textos
2000 Reimpressatildeo 557p 2001
TERZAGHI K The shearing resistance of satured soils Proceedings
of the 1st International Conference on Soil Mechanics Cambridge v1
p54-56 1936
TERZAGHI K Theorical soil mechanics 1 ediccedilatildeo John Wiley and
Sons New York 510p 1943
TERZAGHI K Stress conditions for the failure of saturated
concrete and rock Proc AmerSocTesting Materialsv45 p777-801
1945
TERZAGHI K PECK RB MESRI G Soil mechanics in
engineering practice 3 rd EdWilley-Interscience 659p 1996
TSCHEBOTARIOFF GP Fundaccedilotildees estruturas de arrimo e obras
de terra MC-Graw Hill do Brasil237p 1978
TSCHEBOTARIOFF GP WARD ER DE PHILLIPPE AA 1953
The tensile strength of disturbed and recompacted soils Proceedings
of Third Internacional Coference on Soil Mechanics and Foundation
Engennering International Society for Soil Mechanics and Foundation
Engineering Vol 1 pp 207-210
SOUZA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA ndash UFPR -
CURSO DE GRADUACcedilAtildeO EM GEOLOGIA -
wwwgeologiaufprbr 2008
GERSCOVICH D UNIVERSIDADE ESTADUAL DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO ndash UERJ ndash FEN-PGE-CIV- Notas de aula
wwwenguerjbr~denise 2008
URIEL S Brazilian tensile test for soils DiscussionCAN
GEOTECH JVOL11 pp 540-541 1974
227
URIEL S SERRANO AA Geotechnical properties of two
collapsible soils of low bulk density at the site of two dams in
Canary Islands SpainProc 8th ICSMFE vol 22 p251-264 1973
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil Proceedings of the 3rd International
Conference on Soil Mechanics and Foundations Enginnering Zurich
V1p67-71 1953
VARGAS M Origem propriedade e natureza dos solos naturais
indeformados COPPEUFRJ 1970
VARGAS M Introduccedilatildeo agrave mecacircnica dos solos Satildeo Paulo MCGraw-
Hill do Brasil Ltda Edda Universidade de Satildeo Paulo 509p 1977
VARGAS M Some engineering properties of residual clay soils
occurring in southern Brazil 3 rd ICSMFE Switzerland volI pp 84-
90 1971
VAUGHAN PR Mechanical and hydraulic properties of tropical
lateritic and saprolitic soils particutarly as related to their structure and mineral components First International Conference on
Geomechanics in Tropical Lateritic and Saprolitic Soils Brasilia Brasil
ABMS Vol3 p231-263 1985
VAUGHAN PR Keynote paper characterising the mechanical
properties of in-situ residual soil Proceedings of the 2nd International
Conference on Geomechanics in Tropical Soils Singapore p469-487
1988
VAUGHAN PR MACCARINI M MOKHTAR SM Indexing the
engineering properties of residual soils Quart J Engng Geol 21 No
1 69-84 1988
VAUGHAN PR KWAN CW Wheathering structure and in situ
stress in residual soil Geacuteotechnique v34 n1 p 43-59 1984
VERRUIJT A Soil mechanics Delft University of technology 315p
2006
228
VERRUIJT A Off Shore soil mechanics Delft University of
technology 204p 2006
VIGGIANI G ATKINSON JH Stiffnes of fine-grained soils at very
small strains Geacuteotechnique 45 (2) 249-265 1995
WALLACE KB Structural behaviour of residual soils of the
continually wet highlands of Papua New Guine Geotecnique Vol 23
number 2 203-218 1973
WESLEY LD Geotechnical engineering in residual soils John
Wiley amp Sons Inc New Jersey USA 272p 2010
WOOD DM Soil behavior and critical state mechanics Cambridge
University Press Cambridge UK 462p 1990
WOOD D M Soils Behaviour and Critical State Soil Mechanics
Cambridge University Press Cambridge United Kingdon 462p 1990
WROTH CP HOULSBY GT Soil mechanics-property
characterisation and analysis procedures Proc 11th Conf Soil
Mech San Francisco 1 1-55 1985
ZIENKIEWICZ OC The finite element method in engnineering
science London Mc-Graw-Hill 521p 1971
ZIENKIEWICZ OC TAYLOR RL The finite element method 4th
ed London Mc-Graw-Hill 733p 1994