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PAULO DE TARSO LOPES E SILVA PERMEABILIDADE E ADENSAMENTO DE SOLOS TÍPICOS DA FORMAÇÃO BARREIRAS EM PIRANGI-RN NATAL-RN 2016 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

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PAULO DE TARSO LOPES E SILVA

PERMEABILIDADE E ADENSAMENTO DE SOLOS TÍPICOS

DA FORMAÇÃO BARREIRAS EM PIRANGI-RN

NATAL-RN

2016

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Paulo de Tarso Lopes e Silva

Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN

Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade

Artigo Científico, submetido ao Departamento de

Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos

necessários para obtenção do Título de Bacharel

em Engenharia Civil.

Orientador: Profº. Dr. Osvaldo de Freitas Neto

Coorientador: Eng. David Esteban Diaz Taquez

Natal-RN

2016

Catalogação da Publicação na Fonte

Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Sistema de Bibliotecas

Biblioteca Central Zila Mamede / Setor de Informação e Referência

Silva, Paulo de Tarso Lopes e. Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação

Barreiras em Pirangi-RN / Paulo de Tarso Lopes e Silva. - 2016.

14 f. : il.

Artigo científico (Graduação) - Universidade Federal do Rio

Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia

Civil. Natal, RN, 2016.

Orientador: Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto. Coorientador: Eng. David Esteban Diaz Taquez.

1. Engenharia civil - TCC. 2. Formação Barreiras - TCC. 3.

Caracterização dos solos - TCC. 4 - Permeabilidade - TCC. 5.

Adensamento dos solos – TCC. I. Freitas Neto, Osvaldo de. II.

Taquez, David Esteban Diaz. III. Título.

RN/UF/BCZM CDU 624

Paulo de Tarso Lopes e Silva

Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN

Trabalho de conclusão de curso na modalidade

Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio

Grande do Norte como parte dos requisitos

necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Aprovado em 18 de novembro de 2016.

___________________________________________________

Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto – Orientador

___________________________________________________

Eng. David Esteban Diaz Taquez – Coorientador

___________________________________________________

Prof. Dr. Olavo Francisco dos Santos Júnior – Examinador interno

___________________________________________________

Enga. Ana Paula Sobral Freitas – Examinadora externa

Natal-RN

2016

DEDICATÓRIA

´´ Não tentes ser bem sucedido,

tente antes ser um homem de valor. ``

Albert Einstein

Dedico este trabalho à minha mãe,

pai e irmão, que sempre me

apoiaram em todos os momentos

da minha vida.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, Teresinha Lopes e Silva e Carlos Augusto Cabral e Silva, ao meu

irmão Pedro Augusto Lopes e Silva, pelo apoio, compreensão, amor, carinho, orações,

conselhos, palavras de conforto e pensamentos positivos, que me dão e me passam em toda a

minha vida.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto pelos ensinamentos, confiança,

e ajuda na resolução dos problemas que surgiram ao longo da pesquisa.

Ao meu coorientador e mestrando do PEC – Programa de Pós Graduação em

Engenharia Civil, David Esteban Diaz Taquez, a aluna de mestrado do PEC, Nathália

Marinho Barbosa e ao técnico do laboratório de mecânica dos solos da UFRN, Anderson

Dantas, pela paciência, ajuda, palavras de incentivo e ensinamentos passados para a

realização desse trabalho.

E a todos os meus amigos do curso de Engenharia Civil da UFRN, que sempre

estiveram ao meu lado durante todos os anos da graduação.

A Deus, por me guiar e me proteger em todos os momentos difíceis que precisei

superar durante a realização desse trabalho.

Paulo de Tarso Lopes e Silva

RESUMO

Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN.

Este artigo tem por objetivo caracterizar, determinar a permeabilidade e avaliar as

características de deformabilidade de três solos Formação Barreiras. A região selecionada

para estudo está localizada na área do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI),

pertencente ao município de Parnamirim, no litoral sul do estado do Rio Grande do Norte

(RN). A pesquisa apresenta relevância devido ao aumento da ocupação humana em regiões

próximas ou mesmo no topo das falésias nas proximidades da área pesquisada. No presente

trabalho foram realizados ensaios de caracterização, permeabilidade e adensamento dos solos

que foram coletados na base, na seção intermediária e no topo das falésias da área de trabalho

supramencionada. Na pesquisa, os solos foram identificados como Solo 1 (solo da base), Solo

2 (solo da seção intermediária) e Solo 3 (solo do topo). Através da análise granulométrica,

percebeu-se que os três solos apresentam maiores frações de areia e menores frações de finos

(siltes e argilas). Conforme o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS) e Sistema

Rodoviário de Classificação (HRB), respectivamente, o Solo 1 é uma areia argilosa (SC), A-

2-6, o Solo 2 é uma areia siltosa (SM), A-2-4, e o Solo 3 é uma areia mal graduada (SP), A-3.

O Solo 1 apresentou a maior fração de finos, com comportamento de maior plasticidade. O

Solo 3 apresentou menor fração de finos, com comportamento não plástico. Para a análise das

propriedades hidráulicas foram feitos ensaios de permeabilidade a carga variável, que

demonstraram que os Solos 1 e 2 apresentaram permeabilidade baixa e o Solo 3 apresentou

permeabilidade média. Para a análise das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de

adensamento unidimensional, em que os Solos 1, 2 e 3 apresentaram respectivamente, pelo

método de Casagrande, a tensão de pré-adensamento de 70 kPa, 29 kPa e 130 kPa, e pelo

método de Pacheco Silva apresentaram valores de 45 kPa, 23 kPa e 120 kPa.

Palavras-chave: Formação Barreiras, Caracterização dos solos, Permeabilidade,

Adensamento dos solos.

ABSTRACT

Permeability and compression of typical soils of the Barreiras Formation in Pirangi-RN.

This article aims to characterize, determine the permeability and evaluate the deformability

characteristics of three soils Barreiras Formation.The region selected for study is located in

the Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), in the municipality of Parnamirim,

on the southern coast of the state of Rio Grande do Norte (RN).This research has relevance

due to increased human settlement in nearby areas or on top of cliffs close to the searched

area. In this study, was carried out permeability test, consolidation test and physical

characterization of soils, which were collected at the base, middle section and the top of the

cliff. The soils identified as Soil 1 (soil from the base), Soil 2 (soil from the middle section),

and Soil 3 (soil from the top). By grain size analysis, it was observed that the three soils have

higher sand fractions and smaller fine fractions (silts and clays). According the unified soil

classification system (USCS) and the AASHTO Soil Classification System (HRB),

respectively, Soil 1 is clayey sand (SC), A-2-6, Soil 2 is silty sand (SM), A-2-4, and the Soil 3

is poorly-graded sand (SP) and A-3.The Soil 1 showed a higher fraction of fine, thus

presenting greater plasticity and Soil 3 with the smallest fraction of thin presented itself as not

plastic. For analysis of the hydraulic properties were made Standard Test Method

for Permeability of Granular Soils (Falling Head), the tests showed that the Soils 1 and 2

showed low permeability and Soil 3 showed average permeability. For the analysis of

mechanical properties were carried out oedometer tests, the Soils 1, 2 and 3 showed

respectively by Casagrande method, the preconsolidation stress 70 kPa, 29 kPa e 130 kPa, and

the Pacheco Silva method presented values of 45 kPa, 23 kPa e 120 kPa.

Keywords: Barreiras Formation, Soil Characterization, Permeability, Soil compression.

1

1. INTRODUÇÃO

O litoral do estado do Rio Grande do Norte apresenta uma extensa faixa costeira de

aproximadamente 400 km, que é caracterizada pela presença de dunas e falésias pertencentes,

principalmente, à Formação Barreiras.

Nesse contexto, o aumento da população nos centros urbanos, o desenvolvimento do

turismo e a especulação imobiliária no estado do RN geram a ocupação de áreas próximas, no

topo e na base das falésias. Essa ocupação desordenada ocorre principalmente devido a falta

de fiscalização das autoridades governamentais, da falta de responsabilidade dos proprietários

de empreendimentos construídos próximos às falésias e da falta de conhecimento dos riscos

por parte das pessoas que ocupam essas áreas.

A ocupação humana nas áreas costeiras gera a retirada da vegetação natural para a

construção de empreendimentos, com consequente sobrecarga no topo das falésias. Quanto

aos agentes naturais que promovem erosão e potencializam deslizamentos e o decorrente

recuo das falésias, podem-se destacar o efeito pluviométrico e as ações das ondas na base

dessas formações.

Dessa forma, devido à grande ocupação do homem nos solos da Formação Barreiras

no litoral do estado do RN, existe uma necessidade de realização de estudos específicos e

detalhados para avaliação das características geotécnicas das falésias. Convém mencionar que

na área estudada nessa pesquisa não há ocupação humana, devido ser uma base militar de uso

restrito. Para uma análise mais acurada, é feita a caracterização do solo, além da determinação

da permeabilidade e adensamento.

Portanto o objetivo geral desta pesquisa repousa na determinação da permeabilidade e

adensamento de solos da Formação Barreiras no litoral do RN, coletados na área do Centro de

Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), base da Força Aérea Brasileira (FAB) para

lançamento de foguetes, localizado na Rota do Sol, no município de Parnamirim, a 12 km de

Natal. As Figuras 1 e 2 mostram a localização do CLBI e dos locais onde as amostras foram

coletadas. A amostras foram identificadas neste trabalho como Solo 1 (solo da base da

falésia), Solo 2 (solo da seção intermediária da falésia) e Solo 3 (solo do topo da falésia).A

Tabela 1 indica as coordenadas de coleta dos solos registradas por GPS. O CLBI fica próximo

às praias de Cotovelo e Pirangi, que pertencem ao litoral sul do RN.

O objetivo específico deste trabalho é determinar as propriedades hidráulicas e

deformacionais e realizar a caracterização do solo da região escolhida (CLBI). No caso das

propriedades hidráulicas e deformacionais, realizar em laboratório o ensaio de permeabilidade

2

à carga variável, para a obtenção do coeficiente de permeabilidade, além de ensaios de

adensamento unidimensional, a fim de definir a tensão de pré-adensamento dos solos. Para a

caracterização dos solos, realizar ensaios de análise granulométrica e determinação dos

limites de liquidez e plasticidade. Para todos os ensaios supramencionados foram respeitadas

as Normas Brasileiras da ABNT. Para a determinação da densidade real dos solos foi

obedecida a Norma DNER-ME 093/94.

Figura 1 – Localização do CLBI e das áreas de coleta de material.

Fonte: Google Maps, 2016.

Figura 2 – Falésias da área de coleta do material pesquisado.

Fonte: FAB, 2015.

o

2 x

zvzv

xzvz

xvzx

vxzv

zxvx

zvxz

vxzv

xzv

GD

BSG

DSG

DSF

XVs

OO

LLS

S

ASF

ASD

AS

SOLO 1

SOLO 2

SOLO 3

3

Amostra

Solo 1 261116 9344940 6

Solo 2 261070 9344925 18

Solo 3 261389 9344348 43

2. REVISÃO DE LITERATURA

2.1. FORMAÇÃO BARREIRAS

Os sedimentos Barreiras se constituem na última rocha sedimentar terciária do

Nordeste brasileiro, formada na história da abertura do Atlântico, representada pela sequência

sedimentar ao longo de mais de 4.000 km do litoral (BEZERRA, 2001).

A Formação Barreiras se apresenta ao longo do litoral brasileiro, desde o estado Rio

de Janeiro até o Amapá, recobrindo depósitos sedimentares mesozóicos de diversas bacias

costeiras. Este é o substrato sobre o qual se desenvolve a maior parte do Quaternário costeiro

no Brasil.

No litoral do estado do Rio Grande do Norte, a formação geológica denominada

Formação Barreiras, apresenta origem sedimentar tércio-quaternária, que se constitui de

camadas intercaladas de arenitos argilosos, argilitos e arenitos ferruginosos, com colorações

que variam pela ocorrência da laterização. Também se verifica a presença de sedimentos

arenosos eólicos, oriundos das Dunas, que recobrem parcialmente a Formação Barreiras, e

próximo a linha de costa estão localizadas as praias arenosas. (SEVERO, 2005).

Na costa do estado do RN, ocorrem feições morfológicas conhecidas como “Falésias”,

as quais consistem de cortes abruptos no relevo, formadas pelo avanço das águas do mar em

direção ao continente. As falésias consistem no limite leste dos “Tabuleiros”, que é a unidade

morfológica que predomina na região costeira oriental do Rio Grande do Norte. (SEVERO,

2005).

Segundo a pesquisa de Severo (2005), que apresenta um estudo sobre as condições de

estabilidade das falésias no litoral leste do estado do RN, as falésias estudadas são formadas

por dois tipos de materiais. Esses materiais foram nomeados como o solo do Topo,

identificado como argila arenosa vermelha e solo de Base, identificado como argila branca

Tabela 1 – Coordenadas dos pontos de coleta dos solos registrados por GPS.

4

com nódulos vermelhos. A Tabela 2 mostra as maiores frações de solos, índices físicos e

classificação do Solo do Topo e Solo de Base.

Tabela 2 - Maiores frações de solos, índices físicos e classificação dos solos.

Amostra AM

(%)

AF

(%)

Arg

(%)

LL

(%)

IP

(%)

SUCS

(%)

(%)

Solo do

Topo 19,5 14,5 44,0 2,6 28,8 7,3 0,75 CL 1,0 3,5

Solo de

Base 12,5 49,0 34,5 2,6 31,4 16,3 0,40 CL 2,0 15,0

Nota: % AM - % de Areia média; % AF - % de Areia fina; % Arg - % de Argila; - Densidade

dos sólidos; LL – Limite de liquidez; IP – Índice de plasticidade; – Índice de vazios; CL – Argila

de baixa compressibilidade; - Umidade; – Grau de saturação.

No estudo feito por Severo et al. (2006), foram realizadas a caracterização geotécnica

e a determinação das propriedades hidráulicas e mecânicas de quatro amostras de solos da

Formação Barreiras, coletadas nas falésias da região do município de Tibau do Sul (RN). Em

termos morfológicos, essa região é formada por Tabuleiros Costeiros, os quais se consistem

em relevo plano com altitude que varia de 40 a 100 metros. As bordas dos Tabuleiros são

formadas por falésias com alturas entre 20 e 40 metros. Nessa pesquisa foram coletadas

quatro amostras indeformadas de solo, que receberam a nomenclatura A, B, C e D. Os

resultados da caracterização dos solos foram que o bloco A apresentou coloração

avermelhada, bem homogêneo, apresentando grãos de quartzo, granulometria variada. O

bloco B apresentou coloração esbranquiçada, com nódulos vermelhos. O bloco C se

apresentou com coloração variegada entre o amarelo e o vermelho escuro, bem heterogêneo, e

o bloco D apresentou-se com coloração variegada, com diferentes tons de marrom,

apresentando nódulos de cimentação com óxido de ferro. Alguns índices físicos, classificação

dos solos e permeabilidade dos blocos A, B, C e D, são mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 – Índices físicos, classificação dos solos e permeabilidade.

Amostra LL

(%)

IP

(%) SUCS Permeabilidade

Bloco A 2,65 28,8 7,3 CL Baixa

Bloco B 2,61 31,5 16,3 CL Muito baixa

Bloco C 2,66 30,1 6,3 CL Média

Bloco D 2,63 37,0 18,6 CL Muito baixa

Nota: – Densidade dos grãos; LL – Limite de liquidez; IP – Índice de

plasticidade; CL – Argila de baixa compressibilidade.

5

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1. COLETA DAS AMOSTRAS

No local foram coletadas amostras deformadas e indeformadas de solos para a

pesquisa. As Figuras 3, 4 e 5 mostram a coleta de amostras indeformadas dos solos,

obedecendo aos procedimentos descritos na NBR 9604 (1986). Para a pesquisa os solos foram

identificados como Solo 1 (solo da base da falésia), Solo 2 (solo da seção intermediária da

falésia) e Solo 3 (solo do topo da falésia).

Figura 3 – Coleta de amostra

indeformada do Solo 1.

Figura 4 – Coleta de amostra

indeformada do Solo 2.

Figura 5 – Coleta de amostra

indeformada do Solo 3.

3.2. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS

Foram realizados ensaios de caracterização dos solos, obedecendo às normas da

ABNT. Na preparação do material para os ensaios, foram obedecidos os procedimentos da

NBR 6457 (1986). Após o preparo do material foram realizados os ensaios de análise

granulométrica, determinação dos limites de liquidez e de plasticidade, de acordo com as

normas NBR 7181 (1984), NBR 6459 (1984), NBR 7180 (1984), respectivamente. Na

preparação da amostra e na realização do ensaio de densidade real dos solos foram obedecidas

as normas DNER-ME 041/94 e DNER-ME 093/94.

6

3.3. ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DA PERMEABILIDADE E

ADENSAMENTO DOS SOLOS

Para a determinação das propriedades hidráulicas do material coletado foram

executados os ensaios de permeabilidade à carga variável, de acordo com a NBR 14545

(2000). Esta norma aponta que na “aplicação desses métodos podem ser utilizados corpos-de-

prova talhados ou moldados, obtidos, respectivamente, a partir de amostras indeformadas ou

da compactação de amostras deformadas, cujos coeficientes de permeabilidade sejam menores

do que m/s ( cm/s)”. Devido os solos utilizados na pesquisa apresentarem uma

quantidade relevante de finos, o que será visto posteriormente na análise dos resultados. Os

corpos-de-prova para os ensaios foram moldados a partir de amostras indeformadas, como

pode ser observado na Figura 6. No interior do permeâmetro foi colocado areia grossa e

pedregulho no topo e na base do corpo-de-prova e entre o corpo-de-prova e as paredes do

permeâmetro foi colocada parafina e bentonita para a impermeabilização, fazendo com que o

fluxo de água passasse apenas pelo interior do corpo-de-prova, como pode ser observado na

Figura 7. Para saturar o corpo-de-prova, foi inserido um fluxo de água no orifício da tampa

inferior do permeâmetro, proveniente de um reservatório de água. A saturação foi verificada a

partir do momento em que saía água pelo orifício da tampa superior do permeâmetro a um

fluxo constante. Os coeficientes de permeabilidade foram calculados através da formulação

/ (h1/h2), utilizando as variáveis: diferença entre os tempos e , em

segundos, carga hidráulica nos tempos e , área interna da bureta de vidro, em , altura

inicial do corpo de prova, em cm, e área inicial do corpo de prova, em . O ensaio em

andamento é mostrado na Figura 8.

Além dos ensaios de permeabilidade foram realizados ensaios de adensamento

unidimensional, obedecendo aos procedimentos descritos na norma NBR 12007 (1990). Os

corpos-de-prova para os ensaios de adensamento foram moldados a partir de amostras

indeformadas, como pode ser observado na Figura 9. Para os Solos 1 e 2 foram realizados

ensaios com estágios de 24 horas. Para o Solo 3, que apresentou comportamento não plástico,

foram utilizados estágios de 2 horas visto que deformações no corpo-de-prova menores ou

iguais a 5% em relação a deformação anterior podem ser consideradas muito pequenas,

podendo mudar de estágio de carregamento quando essa situação é percebida nas leituras do

extensômetro (relógio de leitura das deformações) durante o ensaio. No início dos ensaios, os

corpos-de-prova receberam uma tensão de pré-adensamento de 5 kPa durante 5 minutos, e

7

depois desse tempo os corpos-de-prova foram inundados ao mesmo momento que receberam

o carregamento de 10 kPa. Os acréscimos de tensão durante a etapa de carregamento no

corpo-de-prova foram de 10 kPa, 20 kPa, 40 kPa, 80 kPa, 160 kPa, 320 kPa e 640 kPa. O

descarregamento dos corpos-de-prova foi realizado para quatro tensões, de 320 kPa, 80 kPa,

40 kPa e 10 kPa . A prensa de adensamento e o ensaio em andamento são mostrados na

Figura 10.

Figura 6 – Corpo-de-prova

moldado a partir de

amostra indeformada.

Figura 7 – Preparação do

permeâmetro para o

ensaio.

Figura 8 – Ensaio de

permeabilidade à carga

variável em andamento.

Figura 9 – Moldagem do corpo-de-prova a partir de amostra

indeformada.

Figura 10 – Prensa de Adensamento e ensaio em

andamento.

8

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS

Foram feitos ensaios de granulometria conjunta, com peneiramento e sedimentação,

para os 3 solos coletados. Na Figura 11 são apresentadas as curvas granulométricas dos solos

e na Tabela 4 são mostradas as frações de solos para as 3 amostras. As 3 amostras de solos

apresentam maiores quantidades de areia, porém os Solos 1 e 2 são constituídos de

quantidades relevantes de finos, 35% e 27%, respectivamente, como pode ser observado na

Tabela 4.

Figura 11 – Curvas granulométricas dos solos.

Tabela 4 – Porcentagem das frações dos solos.

Amostra % P % AG % AM % AF % S % Arg

Solo 1 3 24 30 8 7 28

Solo 2 3 7 26 37 14 13

Solo 3 0 3 35 49 8 5

Nota: % P - % de Pedregulho; % AG - % de Areia grossa; % AM - % de Areia média; % AF - % de Areia fina;

% S - % de Silte; % Arg - % de Argila.

Na Tabela 5 são apresentados os resultados da densidade real dos solos, dos limites de

consistência, que são os limites de liquidez e plasticidade, índice de plasticidade e a

0

20

40

60

80

100

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Percen

tual

qu

e P

ass

a

Diâmetro da Partícula (mm)

Solo 1 Solo 2 Solo 3

9

classificação dos solos de acordo com o Sistema Unificado de Classificação dos Solos

(SUCS) e pelo Sistema Rodoviário de Classificação (HRB). Os limites de Atterberg, também

conhecidos como limites de consistência, constituem um indicativo da plasticidade da fração

fina (silte e argila) dos solos. Porém, os 3 solos coletados apresentam frações maiores de

areia, e devido isso, apresentam baixa ou nenhuma plasticidade. O Solo 3 é o que apresenta a

menor quantidade de finos, argila e silte, comparando com os outros solos, o que pode ter

contribuído com a não plasticidade dessa amostra de solo.

Tabela 5 – Massa específica dos sólidos, limites de Atterberg e classificação dos solos pelo

SUCS e Sistema Rodoviário.

Amostra LL

(%)

LP

(%)

IP

(%) SUCS HRB

Solo 1 2,69 32% 18% 14% SC A-2-6

Solo 2 2,66 18% 14% 4% SM A-2-4

Solo 3 2,64 NL NP NP SP A-3

Nota: - Densidade dos sólidos; LL – Limite de liquidez; LP – Limite de plasticidade; IP – Índice de

plasticidade; NL – Não apresenta limite de liquidez; Np – Não apresenta limite de plasticidade; NP – Não plástico; SC – Areia argilosa; SM – Areia siltosa; SP – Areia mal graduada; HBR – Sistema Rodoviário de

Classificação; A-2-6 e A-2-4 - Areias em que os finos presentes constituem característica secundária; A-3 -

Areias finas mal graduadas, com o Índice de Plasticidade (IP) nulo.

4.2. RESULTADOS DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE E ADENSAMENTO

DOS SOLOS

4.2.1. PERMEABILIDADE

Foram realizados ensaios de permeabilidade à carga variável para os 3 solos coletados

para a pesquisa. As características dos corpos-de-prova moldados para os ensaios, como

diâmetro médio e altura média, e os índices físicos calculados dos solos são apresentados nas

Tabelas 6 e 7, respectivamente.

Tabela 6 – Características gerais dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios.

Amostra

(cm)

(cm)

M

(g)

V

Solo 1 6,19 14,71 30,05 746,22 442,0

Solo 2 9,30 15,48 67,90 1749,35 1050,0

Solo 3 8,21 9,85 52,99 903,54 521,93

Nota: - Diâmetro médio; - Altura média; - Área média; M – Massa; V – Volume.

10

Tabela 7 – Índices físicos das amostras dos solos.

Amostra

(%)

(%)

(g/

(g/

(%)

(%)

(%)

Solo 1 0,57 18,80 2,69 1,69 1,68 0,60 37,55 2,54 84,53

Solo 2 0,35 18,34 2,66 1,67 1,66 0,60 37,58 1,55 81,28

Solo 3 0,24 17,73 2,64 1,73 1,73 0,53 34,68 1,19 88,49

Nota: - Umidade inicial; - Umidade final; - Densidade dos sólidos; ρ - Massa específica natural do

solo; - Massa específica aparente seca; – Índice de vazios inicial; – porosidade; - Grau de saturação

inicial; - Grau de saturação final.

De acordo com a classificação de permeabilidade reproduzida por Ortigão (2007), os

coeficientes de permeabilidade calculados na pesquisa demonstraram que o Solo 1 (base da

falésia) e o Solo 2 (seção intermediária da falésia) apresentaram permeabilidade baixa e o

Solo 3 (do topo da falésia) apresentou permeabilidade média. Os valores do coeficiente de

permeabilidade se apresentaram em ordem crescente conforme a seguinte sequência: Solo 1,

Solo 2 e Solo 3. Uma justificativa para a ocorrência desses valores é que quanto menor a

fração de finos do solo, maior é a sua permeabilidade. Na Tabela 8 são mostrados os

resultados dos ensaios dos 3 solos.

Tabela 8 – Resultados dos ensaios de permeabilidade das amostras.

Amostra

(cm/s)

T

(Cº) Rt

(cm/s)

Solo 1 24,2 0,90

Solo 2 26,1 0,86

Solo 3 25,9 0,87

Nota: - Coeficiente de permeabilidade médio; T – Temperatura; Rt - Coeficiente de correção; - Coeficiente de permeabilidade médio a 20ºC.

4.2.2. ENSAIOS DE ADENSAMENTO

Foram realizados ensaios de adensamento unidimensional para os 3 solos coletados

para a pesquisa. Na Tabela 9 são mostrados os dados dos corpos-de-prova e anéis de

adensamento utilizados para a realização dos ensaios. O Solo 2 perdeu umidade no laboratório

devido sua amostra indeformada não ter sido envolta com papel filme. Na Tabela 10 são

apresentados os índices físicos dos solos.

11

Tabela 9 – Dados dos corpos-de-prova e anéis de adensamento.

Amostra (cm)

(cm)

(g)

(g)

V

Solo 1 7,12 2,25 39,77 43,78 192,36 89,65

Solo 2 7,12 2,33 39,81 43,77 196,56 92,59

Solo 3 7,12 2,12 39,83 45,24 193,61 84,54

Nota: - Diâmetro médio; - Altura média; - Área média; – Massa do anel; - Massa do

conjunto; V – Volume.

Tabela 10 – Índices físicos dos solos utilizados nos ensaios.

Amostra

(%)

(%)

(g/

(g/

(%)

(%)

(%)

Solo 1 1,98 18,00 2,69 1,66 1,63 0,65 39,54 8,14 98,74

Solo 2 0,40 13,00 2,66 1,65 1,64 0,62 38,18 2,00 97,50

Solo 3 1,71 18,00 2,64 1,75 1,73 0,53 34,74 8,47 98,64

Nota: - Umidade inicial; - Umidade final; - Densidade dos sólidos; ρ - Massa específica natural do

solo; - Massa específica aparente seca; – Índice de vazios inicial; – porosidade; - Grau de saturação

inicial; - Grau de saturação final.

A Figura 12 apresenta as curvas do índice de vazios pelo logaritmo da tensão para os

solos coletados. Através das curvas, a tensão de pré-adensamento foi calculada para os 3 solos

por dois métodos que estão descritos na norma NBR 12007, Casagrande e Pacheco e Silva.

Os Solos 1, 2 e 3 apresentaram, respectivamente, pelo método de Casagrande, a tensão de pré-

adensamento de 70 kPa, 29 kPa e 130 kPa, e pelo método de Pacheco Silva apresentaram

valores de 45 kPa, 23 kPa e 120 kPa. Os dois métodos foram utilizados de forma manual, pois

eles são realizados através do traçado de retas no gráfico do índice de vazios pelo logaritmo

da tensão. O método de Casagrande apresenta como ressalva, o fato de se determinar o ponto

de mínimo raio de curvatura, podendo haver diferenças nos resultados em função da

percepção do responsável pela sua interpretação. O método de Pacheco Silva não sofre grande

influência dos responsáveis pela interpretação dos ensaios.

As curvas dos 3 solos representadas na Figura 12 não apresentam uma curvatura

acentuada por tratarem de solos arenosos com pouco percentual de finos, em que não ocorre

um processo típico de adensamento como acontece em solos argilosos. Devido a isso, em

solos arenosos acontece mais um processo de compressibilidade do que um adensamento

propriamente dito. No adensamento os recalques acontecem de forma mais lenta ao longo do

incremento de carregamento e do tempo. Nos ensaios realizados na pesquisa, as deformações

12

dos corpos-de-prova, vistos através da leitura do extensômetro, ocorreram de forma rápida e

se estabilizaram em pouco tempo após o aumento da tensão em cada estágio.

Figura 12 - Curva do índice de vazios vs log da tensão dos 3 solos.

5. CONCLUSÕES

A presente pesquisa realizou a caracterização e a determinação das propriedades

hidráulicas e deformacionais de solos da Formação Barreiras na área do Centro de

Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI). Foram coletados solos da falésia localizada nessa

área, que foram identificados como Solo 1 (base da falésia), Solo 2 (seção intermediária da

falésia) e Solo 3 (topo da falésia). As 3 amostras de solos foram caracterizadas em laboratório.

Os Solos 1, 2 e 3, respectivamente, foram classificados como areia argilosa (SC), como areia

siltosa (SM) e areia mal graduada (SP) pelo SUCS, e pelo Sistema Rodoviário de

Classificação, foi classificado como A-2-6, A-2-4 e A-3. As suas densidades dos sólidos

apresentaram o valor de 2,69, 2,66 e 2,64. Os limites de consistência e índice de plasticidade

dos Solos 1 e 2, apresentaram valores de LL de 32% e 18%, LP de 18% e 14%, e IP de 14% e

4%, o que demonstra uma baixa plasticidade. No Solo 3 não foi possível realizar os ensaios de

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0,550

0,600

0,650

1 10 100 1000

Índ

ice

de

Vazi

os

(e)

Tensão (kPa) Solo 1 Solo 2 Solo 3

13

índice de consistência, devido isso o índice de plasticidade desse solo foi anotado como não

plástico (NP). Na análise das propriedades hidráulicas, os ensaios de permeabilidade

demonstraram que os Solo 1 e 2 apresentaram permeabilidade baixa e o Solo 3 apresentou

permeabilidade média. No ensaio de adensamento unidimensional os Solos 1, 2 e 3

apresentaram respectivamente, pelo Processo de Casagrande, a tensão de pré-adensamento de

70 kPa, 29 kPa e 130 kPa, e pelo Processo de Pacheco Silva apresentaram valores de 45 kPa,

23 kPa e 120 kPa.

Fazendo um comparativo com os resultados obtidos nas pesquisas feitas por Severo

(2005) e Severo et al. (2006), alguns resultados da presente pesquisa obtiveram resultados

diferentes. Quanto à classificação dos solos realizada pelo SUCS, os solos caracterizados

pelos autores supramencionados, apontaram para um solo CL, argila de baixa

compressibilidade, diferente das classificações obtidas para os solos analisados na presente

pesquisa, os quais podem ser observados na Tabela 5. É fundamental destacar que os

resultados de classificação dos solos foram diferentes, pois os solos foram coletados em locais

distintos, entretanto, por ambos fazerem parte da Formação Barreiras, imaginava-se

inicialmente haver alguma congruência nas classificações. Tal fato corrobora com a

perspectiva da heterogeneidade dos solos constituintes dessa formação geológica. Já os

resultados dos ensaios de densidade dos sólidos e de permeabilidade, fazendo o comparativo

entre os estudos, obtiveram baixa margem de diferença.

Os valores de tensão de pré-adensamento, calculados nos ensaios de adensamento

não foram representativos. Uma justificativa para isso é que os solos utilizados na presente

pesquisa possuem maior porcentagem de areia, o que não gerou curvas de adensamento

típicas esperadas no gráfico de índice de vazios pelo logaritmo da tensão, que indiquem a

aplicabilidade da teoria de adensamento de Terzaghi, que leva em conta solos argilosos, que

são os solos que apresentam um típico processo de adensamento.

Portanto, todos os ensaios dessa pesquisa foram realizados obedecendo às normas da

ABNT e DNER. Entretanto alguns valores calculados nos ensaios, mesmo quando os ensaios

foram repetidos, não obtiveram resultados esperados.

6. REFERÊNCIAS

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ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 1986.

ABNT - NBR 6459: Determinação do Limite de Liquidez. Rio de Janeiro, 1984.

14

ABNT - NBR 6508: Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - Determinação da

massa específica, Rio de Janeiro, 1984.

ABNT - NBR 7180: Solo – Determinação do Limite de Plasticidade. Rio de Janeiro, 1984.

ABNT - NBR 7181: Solo – Análise Granulométrica. Rio de Janeiro, 1984.

ABNT - NBR 9604: Abertura de Poço e Trincheira de Inspeção em Solo, com Retirada

de Amostras Deformadas e Indeformadas. Rio de Janeiro, 1986.

ABNT NBR 12007: Solo – Ensaio de adensamento unidimensional. Rio de Janeiro, 1990.

ABNT NBR 14545: Solo – Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos

argilosos a carga variável, 2000.

BEZERRA, F. H. R.; AMARO, V. E.; VITA-FINZI, C.; SAADI, A. Pliocene-Quaternary

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South American Earth Sciences, v. 14, p. 61–75, 2001.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-ME 041/94:

Solos - preparação de amostras para ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, 1994.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-ME 093/94:

Solos - determinação da densidade real. Rio de Janeiro, 1994.

ORTIGÃO, J. A. R. Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. Rio de Janeiro:

Livros Técnicos e Científicos, 2007, 3ª edição.

SEVERO, R. N. F. Análise da estabilidade das falésias entre Tibau do Sul e Pipa – RN.

2005. Dissertação (Mestrado. em Engenharia Sanitária) – UFRN, Natal.

SEVERO, R. N. F.; FREITAS NETO, O. ; SANTOS JÚNIOR, O. F.. Propriedades

Geotécnicas de Sedimentos da Formação Barreiras, no Litoral do Rio Grande do Norte.

In: XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2006,

Curitiba. Anais do XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia

Geotécnica, 2006.