Índices físicos dos solos

7 Interpretao dos Resultados

Este captulo voltado para a apresentao da interpretao dos

resultados das caracterizaes fsica, mineralgica e qumica e os ensaios de

resistncia ao cisalhamento.

Primeiramente, apresentada uma anlise conjunta dos resultados obtidos

das caracterizaes fsica, qumica e mineralgica, tentando correlacion-los.

Em seguida, so avaliados os aspectos de compressibilidade do material menos

intemperizado, tanto para os ensaios em amostras submersas quanto para o

solo em condio no saturada. Para tanto foi analisado o efeito da tenso

normal vertical e da suco mtrica no ndice de vazios dos corpos de prova.

Quanto resistncia ao cisalhamento, inicialmente, apresenta-se o critrio

para a definio da ruptura adotado para a determinao das envoltrias de

resistncia. Posteriormente, so avaliados os parmetros de resistncia e como

estes so influenciados pela suco. So apresentadas, tambm, as equaes

que definem o comportamento de resistncia em funo das duas variveis

independentes de tenso consideradas nesse trabalho.

Em seguida, so comparadas as envoltrias de resistncia obtidas com

estimativas de resistncia, usando equaes simplificadas baseadas na curva

caracterstica de reteno de gua. Os resultados obtidos para o solo estudado

tambm so comparados com outros os de materiais encontrados na literatura.

7.1 Anlise conjunta dos resultados da caracterizao fsica, qumica e mineralgica

Da anlise dos ndices fsicos do estado natural, verificou-se que os trs

solos caracterizados possuam ndices aproximadamente semelhantes, com

exceo do teor de umidade natural, justificado pela diferena nas datas de

amostragem. Mesmo possuindo um maior nmero de fraturas, os ndices de

vazios do SR3 foram os menores (entre 0,88 e 0,78).

DBDPUC-Rio - Certificao Digital N 0410784/CB


123

O valor densidade relativa dos gros depende da composio mineralgica

do solo. A Tabela 7.1 mostra os valores de densidade relativa dos gros de

alguns minerais.

Tabela 7.1 Densidade relativa dos gros de alguns minerais (adaptado de Deer et al.,

1981, apud Brant, 2005)

Mineral Gs Quartzo 2,70

Muscovita 2,66-2,73 Caulinita 2,65-2,92

Ilita 2,80-2,83 Esmectita 2,45 Gibbsita 4,38 Goethita 5,30 Hematita 4,31-5,61 Magnetita 4,41-5,61

Dos valores da tabela, pode-se dizer que os solos SR1 e SR2 possuem

densidade relativa dos gros dentro da faixa de valores de Gs da caulinita e bem

prximos da ilita. J o SR3 possui densidade tpica de solos quartzosos. Tais

valores esto de acordo com os resultados das anlises mineralgicas realizadas.

As curvas granulomtricas obtidas so de forma semelhante, todas

uniformes. Todos os solos apresentaram uma alta porcentagem de silte. O SR3

apresentou uma porcentagem de frao areia mais elevada que nos outros dois

solos, enquanto o SR1, de frao argila.

Dos valores de limites de consistncia determinados, pde-se concluir que

os solos SR1 e SR2 so mais plsticos que o SR3. Isso pode ser atribudo

maior quantidade da frao areia presente neste ltimo combinado sua

composio mineralgica.

Dos dados de caracterizao fsica, obteve-se a classificao dos solos

segundo o SUCS, sendo o SR1 um silte inorgnico de alta plasticidade (MH) e o

SR2 e o SR3, siltes inorgnicos de baixa plasticidade (ML).

A composio mineralgica das fraes pedregulho e areia dos solos

mostrou-se bem diferente. Destacam-se a presena de fragmentos da rocha

matriz no solo SR1, basicamente mica (sericita) no SR2 e gros de quartzo no SR3.

As fraes finas do solo no apresentaram grandes diferenas

mineralgicas. Todos os solos so constitudos basicamente de mica/ilita e

caulinita. A amostra de solo SR3 apresentou tambm quartzo em sua

constituio. A mineralogia dos preenchimentos das fraturas do SR3 apresentou-

se idntica do solo. Na anlise da rocha alterada tambm se notou os minerais

citados anteriormente, alm da presena de clorita.



124

Da anlise qumica total, pode-se dizer que o solo SR1 apresentou maior

grau de intemperismo devido sua maior perda ao fogo. A porcentagem de slica

total aproximadamente a mesma nas trs amostras analisadas, assim como a

alumina, indicando que possivelmente no ocorreu lixiviao destes compostos.

Atravs de anlises qumicas seletivas, obteve-se a capacidade de troca

catinica (CTC) das amostras. Os valores obtidos foram baixos, variando entre 1,8

(SR1) e 2,2 (SR3), e esto de acordo com a mineralogia da frao argila dos materiais.

Comparando esses valores de CTC e a atividade calculada pela equao

de Skempton (equao 5.1), mostrada no captulo 5, concluiu-se que para os

solos SR1 e SR2 essa relao no coerente. De acordo com os resultados das

anlises qumicas, os solos no possuem atividade, uma vez que os valores de

CTC determinados so muito baixos. Os valores calculados pela equao 5.1

indicaram que o SR1 possui atividade normal e SR2 ativa. A atividade do

material pode estar ligada frao silte tambm, uma vez que a composio

mineralgica tanto da frao silte, quanto da frao argila so basicamente a mesma.

A equao 5.1 usa o ndice de plasticidade que obtido utilizando com a

frao de solo com gros menores que 0,42 mm. Porm, nesta equao usa-se

apenas a frao de argila. Visto que os limites de consistncia foram obtidos

usando essa frao tambm e a equao 5.1 considera apenas a porcentagem

de argila. Prope-se usar a porcentagem total de finos, isto , a porcentagem de

silte e argila, no clculo do ndice de atividade da frao fina (equao 7.1). Os

valores de atividade passaram a ser mais coerentes com a aquela obtida das

anlises qumicas (Tabela 7.2). Ressalta-se que se faz necessrio mais anlises

para validar tal proposta, uma vez que anlises qumicas parciais foram

realizadas com apenas uma srie de ensaio, tornando pouco representativa para

a amostra de solo.

mm06,0%IPIa


125

vez que o ataque sulfrico atinge apenas os minerais secundrios.

As porcentagens dos argilominerais foram calculadas a partir de uma

proposta de Santos (1998) usando os resultados de anlise qumica total.

Obteve-se uma maior porcentagem de caulinita comparativamente com a

porcentagem de mica/ilita em todas as amostras. A quantidade do primeiro

praticamente a mesma nos solos SR1 e SR3. O solo SR3 apresentou a menor

quantidade de mica/ilita.

As curvas caractersticas dos solos SR1 e SR2 apresentaram dois pontos

de inflexes, indicando que existe uma distribuio bi-modal dos poros.

Observou-se que a perda de umidade no SR1 gradual, indo at 2000 kPa, no

trecho adjacentes, essa perda foi brusca. A curva caracterstica do solo SR2

perde umidade no primeiro trecho (suco entre 0 e 200 kPa) mais bruscamente,

se comparada do SR1.

O solo SR3 apresentou apenas um ponto de inflexo em sua curva

caracterstica, caracterizando uma distribuio uniforme de poros. A perda de

umidade gradual. O valor da presso de entrada de ar aproximadamente o

mesmo que o mostrado pelo solo SR2.

7.2 Compressibilidade do material

7.2.1 Amostras submersas

Para analisar a compressibilidade do solo estudado, fez-se um grfico da

variao de ndice de vazios, obtida aps a fase de adensamento nos ensaios de

cisalhamento direto convencional, em funo da tenso normal vertical aplicada

(Figura 7.1). Observou-se que a variao de ndices de vazios foi muito pequena

e aumenta com o acrscimo da tenso normal vertical.



126

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,2510 100 1000

n (kPa)

e/(1

+ e

o)

Figura 7.1 Curva de compressibilidade para amostras submersas.

7.2.2 Amostras no saturadas

Para analisar a influncia da suco na compressibilidade do solo, plotou-

se a variao de ndice de vazios versus a suco mtrica para cada uma das 3

sries de ensaios realizadas. Os valores dos ndices de vazios foram

determinados depois da primeira fase dos ensaios de cisalhamento direto com

suco controlada. Esse grfico est apresentado na Figura 7.2.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,351 10 100 1000

Suco mtrica (kPa)

e/(1

+e0)

50 kPa100 kPa200 kPa

Tenso normal lquida

Figura 7.2 Variao do ndice de vazios com a suco mtrica aplicada para cada srie

de ensaios com tenso normal lquida constante.

R2 = 1,00



127

Analisando essa relao, percebeu-se uma grande disperso dos dados

para as tenses normais lquida aplicadas iguais a 100 e 200 kPa. Nesses

casos, no se obtiveram uma boa correlao entre a compressibilidade e a

suco mtrica. As linhas traadas em vermelho e marrom indicam a tendncia

que se acredita existir entre a variao dos ndices de vazios e a suco mtrica.

Entretanto, para o nvel de tenso normal lquida igual a 50 kPa, no percebeu-

se esta disperso, notando uma pequena variao dos ndices de vazios, que

aumentou com o acrscimo de suco mtrica.

Apresenta-se tambm, na Figura 7.3, a variao do ndice de vazios em

funo da variao da suco mtrica normalizada, dividindo a suco pela

tenso normal lquida aplicada.

y = 0,1056e0,0415x

R2 = 0,0070

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,350 1 10

Suco mtrica / Tenso normal lquida

e/ (

1+e 0

)

Figura 7.3 - Variao do ndice de vazios com a suco mtrica normalizada.

Novamente, observou-se uma grande disperso dos resultados, no

obtendo uma correlao entre a variao de ndices de vazios e a suco

normalizada. Nesse caso, foi proposta uma faixa de variao de ndices de

vazios pelas linhas pontilhadas traadas no grfico. A tendncia dessa faixa

que a variao do ndice de vazios seja maior medida que aumenta a relao

entre suco mtrica e tenso normal lquida. Na Figura 7.4, est apresentada a

relao entre a compressibilidade e a tenso normal lquida.



128

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,3510 100 1000

Tenso normal lquida (kPa)

e/(1

+e0) 25

50100200

SucoMtrica

Figura 7.4 - Variao do ndice de vazios com a tenso normal lquida.

Quando se analisa o efeito da tenso normal lquida na compressibilidade,

novamente, percebeu-se uma grande disperso dos resultados. Mesmo assim,

nota-se a leve tendncia de aumentar a variao de ndices de vazios com o

acrscimo de tenso normal lquida.

7.3 Resistncia ao cisalhamento

7.3.1 Critrio de definio de ruptura utilizado

Observando os resultados obtidos dos ensaios de cisalhamento

convencional, notou-se que a resistncia do solo aumentou com o deslocamento

horizontal, apresentando uma definio de pico e, logo em seguida diminuindo

at atingir um valor constante. Nos ensaios de cisalhamento direto com suco

controlada, as curvas versus h no apresentaram esse pico, sendo que a resistncia aumentou com o deslocamento horizontal.

Visando uma definio uniforme de resistncia, usou-se o critrio no qual

era assumido que o solo havia rompido quando a curva tenso-deslocamento

( vs. h) atingisse pela primeira vez uma inclinao () constante. No caso dos ensaios de cisalhamento direto convencionais, essa inclinao era nula. A Figura

7.5 exemplifica a determinao dos pontos de ruptura atravs do critrio

utilizado.



129

Figura 7.5 - Critrio utilizado na determinao dos pontos de ruptura (de Campos e

Delgado, 1995).

7.3.2 Resistncia ao cisalhamento das amostras submersas

Esto apresentados na Tabela 7.3 os pares de tenses cisalhante e

normal, no momento da ruptura, obtidos de acordo com o critrio de ruptura

descrito anteriormente, assim como o deslocamento horizontal correspondente a

esses valores.

Tabela 7.3 Tenso cisalhante, tenso normal e deslocamento horizontal na ruptura.

Ensaio Tenso Normal (kPa)

r (kPa) r (kPa) r/r hr (mm) CD01 50 36,50 56,45 0,65 11,43 CD02 100 63,65 108,40 0,59 7,75 CD03 200 86,16 225,66 0,38 11,37

Com esses dados, plotou-se o grfico da Figura 7.6 e, a partir do ajuste

linear desses valores, obteve-se a envoltria de resistncia para as amostras

submersas.



130

c' = 26,21' = 15,4

R2 = 0,9275

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200 250Tenso normal (kPa)

Tens

o c

isal

hant

e (k

Pa)

Figura 7.6 Envoltria de resistncia para amostras submersas.

Ajustando-se os pontos obtidos nos ensaios de cisalhamento direto

convencional a uma curva hiperblica, determinou-se a envoltria no linear

mostrada na Figura 7.7. A equao 7.2 a funo de ajuste desta curva. Nesse

caso, a coeso efetiva do solo foi nula. Para cada nvel de tenso normal foi

determinado o valor do ngulo de atrito efetivo () a partir da derivada da equao 7.2, como pode ser visto na Tabela 7.4.

+= 0068,00537,1 (7.2)



131

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250Tenso Normal (kPa)

Tens

o C

isal

hant

e (k

Pa)

c' = 0 kPaR =0,9956

Figura 7.7 Envoltria no linear de resistncia ao cisalhamento para as amostras

submersas.

Tabela 7.4 Variao do em funo de . (kPa) ()

0 81,49 50 34,74 100 20,98 200 10,49

Na Figura 7.8, mostrada uma relao entre o ndice de vazios aps o

adensamento e a tenso cisalhante na ruptura.

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

10 100r (KPa)

e ad

ensa

men

to

Figura 7.8 Relao entre o ndice de vazios aps o adensamento e a tenso cisalhante

de ruptura.

R2 = 1,0



132

Notou-se que a resistncia ao cisalhamento foi maior para valores de

ndices de vazios menores. De acordo com esse grfico, possvel concluir que

h uma relao direta entre a tenso cisalhante na ruptura e o ndice de vazios

aps o adensamento. No entanto, seria necessrio um nmero maior de ensaios

para se estabelecer tal relao corretamente.

7.3.3 Resistncia ao cisalhamento na condio no saturada

De acordo com o critrio assumido, foram obtidas as tenses cisalhantes

de ruptura para cada ensaio de resistncia no saturada, apresentadas na

Tabela 7.5.

Tabela 7.5 Tenso cisalhante, tenso normal lquida e deslocamento horizontal na

ruptura.

( ) nmero do ensaio

Na anlise dos resultados obtidos, nota-se um comportamento no linear

nas envoltrias com respeito suco, como mostrado na Figura 7.9. Percebe-

se que, para baixos valores de suco, houve um rpido crescimento de b, que representado pela inclinao da curva vs. (ua-uw), tendendo a uma inclinao constante medida que a suco matricial aumenta. Esse comportamento no

linear bem representado por uma funo hiperblica, mostrada em sua forma

geral na equao 7.3. Na Tabela 7.6, esto apresentadas as funes

hiperblicas obtidas para cada uma das sries de ensaios com tenso normal

Srie Ensaio Tenso normal lquida (kPa)

Suco Mtrica (kPa)

r (kPa) (-ua)r (kPa) r/(-ua)r hr

(mm)

CDSC01 50 25 169,281 49,788 3,40 3,11 CDSC02 50 50 198,015 52,810 3,75 3,24 CDSC03 50 100 203,782 48,915 4,17 3,20

I

CDSC04 50 200 244,403 50,872 4,80 4,00 CDSC05(1) 100 25 146,363 102,951 1,42 5,00 CDSC05(2) 100 25 48,301 99,617 0,48 5,32 CDSC06(1) 100 50 64,470 102,568 0,63 4,00 CDSC06(2) 100 50 182,310 100,092 1,82 6,01

CDSC07 100 100 249,827 101,234 2,47 4,03

II

CDSC08 100 200 339,301 96,889 3,50 5,62 CDSC09 200 25 212,798 202,918 1,05 3,61

CDSC10(1) 200 50 241,183 207,185 1,16 2,81 CDSC10(2) 200 50 273,446 207,083 1,32 3,61

CDSC11 200 100 274,685 199,156 1,38 4,80 III

CDSC12 200 200 363,849 225,652 1,61 4,00



133

lquida constante. Ressalta-se que para a obteno das envoltrias em funo

da suco mtrica e da tenso normal lquida, foram desconsiderados os pontos

correspondentes aos ensaios CDSC05(2) e CDSC06(1), com ( -ua) = 100 kPa e (ua-uw) = 50 kPa e 100 kPa, respectivamente, visto que ambos possuem valores

de resistncia muito baixa, provavelmente, devido s existncia de diversas

fraturas nos corpos de prova.

( )( )[ ]wa

wao uuba

uu+

+= (7.3)

Onde 0 o valor da resistncia do solo quando saturado. Os parmetros da funo hiperblica, a e b, foram determinados pelo mtodo dos mnimos

quadrados.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Suco mtrica (kPa)

Tens

o c

isal

hant

e (k

Pa)

50 kPa100 kPa200 kPa

Tenso Normal Lquida

Figura 7.9 Envoltrias de resistncia em funo da (ua-uw).

Tabela 7.6 Funes Hiperblicas de Resistncia.

Tenso normal lquida (kPa) Funo Hiperblica R

50 = 36,56 + (ua-uw) / [0,0623 + 0,0048 (ua-uw)] 0,9820 100 = 63,65 + (ua-uw) / [0,2712 + 0,0024 (ua-uw)] 0,9881 200 = 86,16 + (ua-uw) / [0,1370 + 0,0031 (ua-uw)] 0,9409

A Figura 7.10 mostra as envoltrias de resistncia com respeito tenso

normal lquida, para mesmos valores de suco mtrica. importante ressaltar



134

que, para a obteno da envoltria estendida, foi considerada a envoltria linear

para a condio submersa.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250

Tenso normal lquida (kPa)

Tens

o c

isal

hant

e (k

Pa)

0 kPa25 kPa50 kPa100 kPa200 kPa

Suco Mtrica

Figura 7.10 - Envoltrias de resistncia em funo da (-ua).

Pode ser observado um acrscimo acentuado de resistncia da condio

saturada para suco de 25 kPa. Isto pode ser atribudo ao comportamento da

curva caracterstica, onde se percebe que a presso de entrada de ar entre

20 kPa e 30 kPa e que ocorreu uma desaturao brusca. Na Tabela 7.7,

apresenta-se os parmetros de resistncia obtidos a partir dessas envoltrias.

Tabela 7.7 Parmetros de resistncia em funo (-ua). (ua-uw) (kPa) caparente (kPa) ' () R

2

0 26,64 15,32 0,9323 25 136,53 18,46 0,5913 50 158,26 24,79 0,7529 100 202,79 22,38 0,5964 200 226,06 32,31 0,9203

Pela Figura 7.10, tambm se percebe que a resistncia ao cisalhamento

do material aumentou tanto com o acrscimo de suco quanto com o acrscimo

de tenso normal lquida, representado pelo aumento do intercepto de coeso.

Foi tambm observado que este acrscimo do valor da coeso aparente em

relao ao aumento de suco matricial pode ser ajustado com uma funo

hiperblica, com um aumento brusco no incio da curva, seguido de um



135

crescimento aproximadamente linear. Esse comportamento pode ser observado

na Figura 7.11. A equao 7.4 representa esta funo hiperblica.

( )( )wa

waaparente uu

uuc +

+=0045014260

6426,,

, (7.4)

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250

Suco mtrica (kPa)

Coe

so

apar

ente

(kPa

)

R = 0,9905

Figura 7.11 Variao da Coeso aparente com a (ua-uw).

Ressalta-se que, para suces entre 0 e 25 kPa, o valor de b encontrado

nestes ensaios maior que (veja a Tabela 7.7). Alguns autores, como Escario e Sez (1986) e Fredlund et al. (1987), afirmam que, para uma faixa de suco

baixa, b tenderia a um valor prximo de . Porm, estudos realizados por Abramento (1988), Rohm (1992), Rohm e Vilar (1995), Teixeira e Vilar (1997),

Soares (2005) e Soares e de Campos (2005) mostraram valores de b muito maiores que para baixos valores de suco. A Figura 7.12 mostra a variao do valor de b e do valor do com a suco mtrica.



136

y = 83,6825e-0,0123x

R2 = 0,9954

y = 0,0763x + 16,9336R2 = 0,8591

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250

Suco mtrica (kPa)

' , b

()

'b

Figura 7.12 Variao de b e com a (ua-uw).

A envoltria de resistncia do solo quando se relaciona as tenses

cisalhante e normal com a suco matricial uma superfcie que pode ser

representada pela equao 7.5. A partir desta equao, representa-se

graficamente esta superfcie, que seria a envoltria tridimensional de resistncia

ao cisalhamento no saturado do solo residual jovem de filito, mostrada na

Figura 7.13.

( ) ( ))(,,

)(,,

wa

waa uu

uutgu +

++=0045014260

67226426 (7.5)



137

Figura 7.13 Envoltria de Resistncia Tridimensional.

7.4 Comparao dos resultados obtidos com estimativas indiretas da resistncia ao cisalhamento atravs de formulaes simplificadas

Alguns autores usam formulaes simplificadas como uma alternativa para

a avaliao indireta da resistncia ao cisalhamento do solo na condio no

saturada, visto que a determinao dos parmetros de resistncia nesta

condio requer o uso de equipamentos e tcnicas especiais de laboratrio. A

seguir esto apresentadas as quatro principais formulaes simplificadas,

empregadas na avaliao da resistncia do solo no saturado.

A partir de conceitos da termodinmica, Lytton (1995) sugeriu o uso do teor

de umidade volumtrico para obter a resistncia ao cisalhamento de um solo na

condio no saturada atravs da equao a seguir.

]'.)[(')(' tguutguc waan ++= (7.6)

Fredlund e al. (1996) sugerem o emprego do teor de umidade volumtrico

normalizado em sua formulao. Assim a equao usada na estimativa da

resistncia ao cisalhamento a seguinte:



138

]'.)[(')(' tguutguc kwaan ++= (7.7)

onde k = parmetro de ajuste; e = teor de umidade volumtrico normalizado, s /= .

Uma relao entre o parmetro de ajuste e o ndice de plasticidade obtida de resultados encontrados na literatura apresentada na Figura 7.14.

Esta relao foi proposta por Garven e Vanapalli em 2006. O valor do ndice de

plasticidade do solo estudado (IP = 18,5) est representado por uma linha

vertical.

Figura 7.14: Relao entre o parmetro de ajuste () e o ndice de plasticidade (IP) (adaptado de Garven e Vanapalli, 2006).

Baseados em conceitos procedentes da curva caracterstica, Vanapalli et

al. (1996) propem a seguinte formulao simplificada (equao 7.8).

++= ')(')('

tguutgucrs

rwaan (7.8)



139

onde s o teor de umidade volumtrico do solo saturado; e r = teor de umidade volumtrico do solo correspondente a condio de saturao residual.

A equao 7.9 representa a proposta de berg e Sallfors (1997) na

tentativa de estimar a resistncia ao cisalhamento de solos no argilosos.

]'.)[(')(' tgSuutguc waan ++= (7.9)

Para os resultados obtidos na anlise da resistncia ao cisalhamento,

foram obtidas curvas de acordo com as formulaes anteriormente descritas.

Foram utilizados os dados experimentais dos ensaios com tenso normal lquida

igual a 50 kPa. Essas curvas esto mostradas na Figura 7.15. Usando a

formulao de Fredlund et al. (1996), considerou-se o valor de = 2,3 de acordo com a relao apresentada na figura anterior.

0

50

100

150

200

250

0 50 100 150 200 250

Suco (KPa)

Tens

o c

isal

hant

e (K

Pa)

Lytton (1996) Vanapalli et al. (1996) Fredlund et al. (1996)berg e Sallfors (1997) dados experimentais

-ua = 50 kPa

Figura 7.15 - Comparao da envoltria de resistncia ao cisalhamento no saturada

obtida experimentalmente e estimada.

Analisando as curvas, nota-se que nenhuma formulao conseguiu prever

adequadamente o comportamento do solo estudado, obtendo-se estimativas

muito conservadoras. Isso j era esperado, pois, elas se baseiam na idia do

parmetro b ser sempre menor ou no mximo igual a , para o caso de suces



140

abaixo do valor de entrada de ar, o que no se aplica no caso estudado (ver a

Figura 7.12).

7.5 Comparao dos resultados obtidos com outros materiais encontrados na literatura

Neste tpico, buscou-se uma comparao dos resultados obtidos do solo

residual com outros materiais, com caractersticas fsicas, qumicas e

mineralgicas semelhantes, encontrados na literatura tcnica. Contudo,

resultados de ensaios de cisalhamento direto com suco controlada em solos

residuais em seu estado indeformado so, ainda, muito escassos,

principalmente, em materiais com as mesmas caractersticas do solo estudado.

Para esta comparao usou-se os dados dos estudos em solos residuais

na condio indeformada de Fonseca, 1991 (Chapu dUvas 1 e Chapu dUvas

2), Delgado, 1993 (Vermelho e Tpico), utilizando ensaio de cisalhamento direto

com suco controlada. A diferena entre os solos de Chapu dUvas 1 e 2 a

posio das xistosidades ao serem submetidas ao cisalhamento, enquanto o

solo residual tpico e vermelho da Vista Chinesa a profundidade de amostragem.

Tambm foram utilizados os dados de Rahardjo et al. (1995) e Futai (2002)

obtidos de um programa experimental de ensaios triaxiais. Ressalta-se que no

caso dos ensaios triaxiais a tenso normal lquida a de confinamento,

enquanto no cisalhamento direto, esta a tenso normal lquida vertical, no

entanto, se chamar ambas de tenso normal lquida. Na Tabela 7.8, est

apresentada uma breve caracterizao fsica dos solos comparados. A rocha

matriz e as caractersticas mineralgicas esto mostradas na Tabela 7.9.



141

Tabela 7.8 Resumo das caractersticas fsicas dos solos comparados.

Solo Ped. (%) Areia (%)

Silte (%)

Argila (%)

LL (%)

LP (%) Gs

Residual de Belo Horizonte

Neste trabalho 0,40 8,00 81,00 10,60 49,10 30,60 2,80

Chapu d'Uvas 1 0,00 52,00 42,00 6,00 31,00 21,00 2,67

Residual de Chapu d'Uvas

(Fonseca, 1991)

Chapu d'Uvas 2 0,00 52,00 42,00 6,00 31,00 21,00 2,67

Vermelho* 9,22 60,01 6,46 24,42 50,65 32,21 2,79 Residual da Vista Chinesa

(Delgado, 1993) Tpico* 8,38 71,76 12,17 7,69 30,27 NP 2,79 Residual de Singapura

(Rahardjo et al., 1995)

Singapura* NC NC 57,0 a 74,5 45 22,5 2,68

Residual de Ouro Preto

(Futai, 2002)

Ouro Preto 0 44 9 46 57 28 2,64

* Valores mdios; NC = No Consta na referncia.

Tabela 7.9 Rocha matriz e composio mineralgica dos solos comparados.

Solo Designao Rocha Matriz Mineralogia Residual de

Belo Horizonte Neste trabalho Filito Quartzo, caulinita,

mica/ilita Chapu d'Uvas 1 Residual de

Chapu d'Uvas (Fonseca, 1991) Chapu d'Uvas 2

Gnaisse Kinzigtico NC

Vermelho Residual da Vista Chinesa

(Delgado, 1993) Tpico Biotita-Gnaisse caulinita, goetita e gibsita.

Residual de Singapura

(Rahardjo et al., 1995)

Ouro Preto Gnaisse quartzo, caulinita e mica/ilita.

Residual de Ouro Preto

(Futai, 2002) Singapura Rocha da Formao Jurong

feldspato plagioclsio, quartzo, mica e

caulinita. NC = No Consta na referncia.

A Figura 7.15 apresenta as sete envoltrias de resistncia com respeito

suco mtrica para o nvel de tenso normal lquida de aproximadamente 50

kPa. Notou-se que a resistncia aumenta gradualmente com a suco, com

exceo do solo do presente trabalho.



142

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200 250 300 350Suco Mtrica (kPa)

Tens

o c

isal

hant

e (k

Pa)

Chapu d'Uvas 1 Chapu d'Uvas 2 Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho Figura 7.16 Envoltria de resistncia em funo da suco mtrica com (-ua) = 50 kPa para 6 solos residuais.

Na Figura 7.17, est apresentada a variao de b e na Figura 7.18, a

variao da razo b/ com a suco mtrica. Na maioria dos solos, foi observado que os valores de b diminuem com o aumento da suco. Esses valores obtidos para o solo residual de filito foram bem maiores que os demais. Analisando a razo

b/, notou-se que, no solo do presente trabalho, os valores de b para valores de suces entre 0 e 50 kPa foram muito maiores que (aproximadamente 5 vezes maior), enquanto nos outros solos, essa razo aproximava-se de 1, indicando que

para esses casos o valor de b e se aproximam.



143

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200 250 300 350

Suco Mtrica (kPa)

b

Chapu d'Uvas 1 Chapu d'Uvas 2 Tpico VermelhoOuro Preto Singapura Neste Trabalho

Figura 7.17 Variao de b com a suco mtrica.

0

1

2

3

4

5

6

0 50 100 150 200 250 300 350Suco Mtrica (kPa)

b /'

Chapu d'Uvas 1 Chapu d'Uvas 2 Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho

Figura 7.18 Variao de b/ com a suco mtrica.



144

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % de finos (%)

b (

)

Chapu d'Uvas Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho

ua-uw = 100 kPa-ua = 50 kPa

Figura 7.19 Relao entre o valor de b para a suco de 100 kPa e a porcentagem de finos.

Notou-se que os dados estavam muito dispersos no obtendo uma relao

satisfatria em nenhuma das tentativas. Optou-se ento em relacionar o ndice

de plasticidade dos solos e o ngulo de atrito (Figura 7.20).

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35IP (%)

b (

)

Chapu d'Uvas Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho

ua-uw = 100 kPa-ua = 50 kPa

Figura 7.20 Relao entre o valor de b para a suco de 100 kPa e ndice de plasticidade (IP).

Neste caso, salvo os valores dos solos Chapu dUvas e Residual Tpico

da Vista Chinesa, os outros pontos comparados encontram-se prximos de uma

reta, como a sugerida na figura. Isso indica que, para as condies descritas

anteriormente, o valor de b aumenta linearmente com o valor de IP.


Índices físicos dos solos

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