pedro eugÊnio gomes boehl algumas observaÇÕes …

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




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 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



horizontal em condiccedilotildees inundadas para a amostra A1148





































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


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


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 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


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


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 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


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 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


3323 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A20 A23

A24 e A25108



A9 A16 A17 A19 e A27110

3326 Observaccedilotildees de caraacuteter geral sobre as amostras A3 e

A14114




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


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



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



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)


minerais secundaacuterios


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


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


vazios de um solo residual de granito Fonte Lumb (1962)



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


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



Alegre e Florianoacutepolis Fonte Bevilaqua (2004)

Valores meacutedios obtidos por Bastos (1991) para amostras do

granito Ponta Grossa


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)


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


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


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



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)



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


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


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



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


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


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)


(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)




Higashi (2006)

76



naturais e inundadas Fonte Covolo (1996)




(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


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



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


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)




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



(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


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)


Fonte Costa Filho e De Campos (1991)

88



(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



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


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


solo A2SPA

94


(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


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



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



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


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)



(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


DESCHAMPS (2005)

102


deslizamento ocorrer Fonte DESCHAMPS (2005)


Fonte DESCHAMPS (2005)

103


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


amostragens no talude de Satildeo Pedro de Alcacircntara visatildeo frontal

105


provenientes do horizonte C


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


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


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)


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



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


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


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


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


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


diametral)

Quando submetida ao ensaio de expansatildeo apresentou pequenas

e raacutepidas expansotildees

118


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


(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


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


matacotildees afloramentos do granito Ilha e grande quantidade de materiais

granulares

122



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





335 Materiais da regiatildeo 4 (Florianoacutepolis segundo ponto SC401)


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


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


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


superior com amostras imersas

Figura 78 ndash Recipientes coletores montados Vista de topo

(esquerda) e lateral (direita)

138


aacutegua pura (PMI)


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


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

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rutu

radas

vis

atildeo g

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142

Fig

ura

81

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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)


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


sob as condiccedilotildees inundadas


cisalhamento obtidos no ensaio de cisalhamento direto sob o plano





149









150









151









152









153









154









155

(as

curv

as c

onti

nuam

na

outr

a p

aacutegin

a)

156

Fig

ura

100 ndash

Curv

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ensotilde

es-d

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solo

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os

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salh

amen

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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)


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


(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)


prova para os solos A20 A18 e A2 vista superior

160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


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


amostra A1 mantida em imersatildeo durante 48horas vista lateral

164

Figura 110 ndash Visualizaccedilatildeo da superfiacutecie de ruptura para a amostra A11


amostra inundada (A18) depois da imersatildeo por 48horas

165

Figura 112 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de

ruptura vista lateral (A18)



demais

166

Figura 114 ndash Corpos de prova abertos (A1)


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)


ter sido selecionada

169

Figura 120 ndash Visualizaccedilatildeo das superfiacutecies de ruptura (A20 A21 e A22)


de prova A20 A21 e A22 vista lateral

170



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

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as

wi

()

Const

ante

do

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de

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ras

sele

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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


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)


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


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


expansatildeo vertical estruturada

178


expansatildeo horizontal estruturada



179



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


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


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


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


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


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



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



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


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


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


traccedilatildeo apoacutes a inundaccedilatildeo



189


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



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



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


horizontais

193


verticais


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


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


obtidas para os solos estruturados

195


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

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Tiacutetulo

CDU 624















USP


ECVUFSC


ECVUFSC



skill



advances in science


AGRADECIMENTOS




































material



pesquisa

RESUMO


















































heterogeneidade

ABSTRACT



2011 PPGEC UFSC



































unstructured








LISTA DE FIGURAS



de Prietto (1986)33




Atkinson (1996)38


residuais38


(2001)41













(1987)55



(1992)56





(2009)60


















(1996)69










(1991)73













Atkinson (1993)85




(1996)90


solo A2SPA93



(direita)94


(1996)95












(wwwgooglecombr)100


DESCHAMPS (2005)101












horizonte C105




















diametral)117







granulares121


















ao horizonte C128























1990 146

















































diametral157


(brazilian test)159


(A1 A11 A21 e A22)160














A11164




(A18)165



demais165








fraqueza (A20)168




A22)169







umidade natural174


(1936)175




















Atterberg 183


Atterberg 184



direto 185


















pesquisas191


horizontais192


verticais193







LISTA DE TABELAS













Higashi (2006)75







(2006)76







(1993)82


































Alfabeto latino



verticalkPa








cisalhadokgf ou kN

s ndash Segundos s




naturaladimensional
















umidade natural




Alfabeto grego













verticalgraus




















menorkPa


uniaxialkPa


rupturakPa

















Superior


Tecnoloacutegico



g - Gramas


kN - kiloNewtons










Alfabeto grego


grandezas










SUMAacuteRIO



12 Justificativa32

13 Objetivos33





atmosfeacuterico40














em estudo96





A24 e A25108



A9 A16 A17 A19 e A27110


A14114






SC401)120


SC401)124


















obtidas187






31


































32

12 Justificativa
















mecacircnicas






















33


na Figura 1



de Prietto (1986)

13 Objetivos
















34


cisalhamento direto



seguinte maneira



alcanccedilados























35













sul do Brasil











GUERRA 1997)

36









BOLSANELLO 1985)



37










































38




















39













1996)





























40






































41






















42
























43






















44




































(MACIEL FILHO 1994)






45










































46


















inalterados











seguinte forma





47




pesquisadores







48










































49































KWAN 1981)








50





51















1989)








a 810







muito variaacutevel





finos (SANTOS 1988)

52













53



















(MITCHELL 1976)

54
























55


MACCARINI 1987)
























56










de Bevilaqua (2004)














57




































atmosfeacutericos



58


















SYMES BURLAND 1984)








(CRUZ 1996)






JUSTO et al 1984)









59





(BR)









60













(colapso)




61









































62















mecanismos



63





Legenda

Onde








Figura 17




64















aberta e porosa



























65


























66












1990)


MENDONCcedilA 1990)












67











LASTRICO 1978)










pedoloacutegicos

68




Legenda



















MCGOWN 1974)

69


Cruz (1996)

70




















71
















72
























73



















Figura 26







74





ATKINSON 1996)





















75








Higashi (2006)

76







(2006)

77



















do Brasil























78









( u ) rarr )( tgc 1 e 2






Fonte Cruz (1996)







79




3 e 4





Onde














80






















81

























82









cimentante



(1993)

83


































84







1996)















85
















(1993)












86










2004)





























87























88






89
















CRUZ 1996)

90















estado passivo (Kp)


91


EXPERIMENTAL











loacutegico



1519)























92





















solo





















93






2010











sedimentares












amolgamentos


solo A2SPA

94





13771975 e ASTM STP 479









aacutegua










95


36






















fraquiacutessimas




96



estudo




































97














80




polares

98










fortes ciclones

99



100


















(wwwgooglecombr)






101






DESCHAMPS (2005)

102





103
























104



A19 A20 e A21



105




horizonte C




106











A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24


na Figura 45


























107




















108









A24 e A25
























109














110


significativas





A16 A17 A19 e A27














111





180 segundos















heterogeneidade









112





















A8 e A9

113





114








115








bolhas














116


















horizonte B


(esquerda)





117





















diametral)



118






















119








deslizamento

















120







































121













granulares

122











C














123



66)




seu comportamento













124














125


regiatildeo 3





















126


A12 agrave esquerda






















127




preta na Figura 69

128












129


























130























choque




pesquisa












131





















132







































materiais



133





expansotildees













134


RESULTADOS





aos solos residuais































135






































136






















137







ou PMI





138

















139




140





















naturais






uacutemida




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








































146



de Mohr-Coulomb










(HUMMES 2007)


1990















147





















1016mm de lados




148











149









150









151









152









153









154









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























DL

Pt

2

5


158

Onde
























48 horas













162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


163


inundadas



superior



164




165





demais

166



167





168





169




170

















diametral

171

T

ab

ela

22 ndash

Tab

ela

siacutente

se c

om

os

val

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s de

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cia

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accedilatildeo

par

a os

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s se

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os

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A1

00

571

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38

176

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38

177

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1121

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A1B

00

571

--

--

--

266

38

170

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A2

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38

176

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--

--

--

A11

00

571

191

38

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115

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176

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--

--

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38

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571

--

--

--

21

38

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38

176

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38

170

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639

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7

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571

175

38

176

2519

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128

38

177

2513

108

934

6184

5

σts

at

(kP

a)

Δσ

t (k

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EN

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Const

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Corp

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(kN

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γs

(kN

m3)

Div

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do

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na

ruptu

ra

(unid

ades

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(cm

)

Alt

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cm)

diacirc

met

ro

(cm

)

Alt

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(cm

)

172
















124 e 125 no item 51

















(CPearson)

174









estruturado


umidade natural



175


(1936)



176















177








anisotroacutepico





graficamente



178





179









180






(Figura 131)

181






182





183


Atterberg




variaacuteveis

184


Atterberg

185










direto




186








187

















188





189





190
















191






pesquisas




192









horizontais

193


verticais



194






















195





















196












197

6 CONCLUSOtildeES













partiacuteculas
























198





e Atkinson (1993)








dominated soils





126)












(Fig133)




199


observou-se









140 141 e 142)

















145)







148 e 149)

200




a 140)




















esperado










201




posteriores








solos residuais




reconstituiacutedos












de permanecircncia










202









203

REFEREcircNCIAS


New York 756p 1960











1970















1984a

204





6p 1986b






Janeiro3p 1984d




1986b













1981



380 1982

205



























1991





206







Oslo 39 p 859-863 1959











v26 n3 p 369-384 1977













207












p243-266 1965




109-159 1973












149 1988


36 No1 p 65-78 1986

208


London UK 439 p1979







1978



1990




1989














209










1932











107(6) p799-817 1981



105 No1 p65-82 1979



P223-254 1974



210









1991





508 1997








104p 2006







54)59p 1983


218 1973

211











08) 52p 1987












Vol122 Paper No2864 p338-346 1957



p419-436 1979






212















York 892p 1971













p447-466 1977



213




485-494 1993







Geology V28 p207-242 1995


596p 1968


1962









EJGE VOL13 10p 2008








214




pp537-560 2005b




525p 2002



NoE 1-12p 2005




412 1966



amp Sons 300p 1985a






1985c







SC 2006

215



103p 1972










58091589 p259-312 1982



733p 1981



499 1998












216
















p 213-219 1963




p1025-1947 1962







1984




1985

217








Vol I p 123-129 1967







2004













GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975



1465 1989



218


p351-3581984a








ASCE 104(12) p1449-1465 1989


No 4 pp261-290 1966




1998




1993












219













449-447 1980


vol12number 3 226-243 1962



London UK 323p 1987














220






2000





10-20 1968



147-152 Dec 2001



1951






Vol5 No3 Oct pp173-225 1971









221



Engrs 110 GT11 1559-1576 1984










PR ABMSP1293-1300 1994







p25-38 1974



1147 1988


Merril 464p 1964



CarlosSP 1992



222
































170

223




609 1968





1962



No 1 75-86 1969








p153-164 2000







Kong p31-50 1985



Brazil 1985

224


v22 n1 p139-152 1972






1997






1464 1978



1979







313p 1988







225









Australia 1999























226







p54-56 1936





1945


















227







V1p67-71 1953







90 1971




ABMS Vol3 p231-263 1985




1988



1 69-84 1988




2006

228







number 2 203-218 1973




























USP


ECVUFSC


ECVUFSC



skill



advances in science


AGRADECIMENTOS




































material



pesquisa

RESUMO


















































heterogeneidade

ABSTRACT



2011 PPGEC UFSC



































unstructured








LISTA DE FIGURAS



de Prietto (1986)33




Atkinson (1996)38


residuais38


(2001)41













(1987)55



(1992)56





(2009)60


















(1996)69










(1991)73













Atkinson (1993)85




(1996)90


solo A2SPA93



(direita)94


(1996)95












(wwwgooglecombr)100


DESCHAMPS (2005)101












horizonte C105




















diametral)117







granulares121


















ao horizonte C128























1990 146

















































diametral157


(brazilian test)159


(A1 A11 A21 e A22)160














A11164




(A18)165



demais165








fraqueza (A20)168




A22)169







umidade natural174


(1936)175




















Atterberg 183


Atterberg 184



direto 185


















pesquisas191


horizontais192


verticais193







LISTA DE TABELAS













Higashi (2006)75







(2006)76







(1993)82


































Alfabeto latino



verticalkPa








cisalhadokgf ou kN

s ndash Segundos s




naturaladimensional
















umidade natural




Alfabeto grego













verticalgraus




















menorkPa


uniaxialkPa


rupturakPa

















Superior


Tecnoloacutegico



g - Gramas


kN - kiloNewtons










Alfabeto grego


grandezas










SUMAacuteRIO



12 Justificativa32

13 Objetivos33





atmosfeacuterico40














em estudo96





A24 e A25108



A9 A16 A17 A19 e A27110


A14114






SC401)120


SC401)124


















obtidas187






31


































32

12 Justificativa
















mecacircnicas






















33


na Figura 1



de Prietto (1986)

13 Objetivos
















34


cisalhamento direto



seguinte maneira



alcanccedilados























35













sul do Brasil











GUERRA 1997)

36









BOLSANELLO 1985)



37










































38




















39













1996)





























40






































41






















42
























43






















44




































(MACIEL FILHO 1994)






45










































46


















inalterados











seguinte forma





47




pesquisadores







48










































49































KWAN 1981)








50





51















1989)








a 810







muito variaacutevel





finos (SANTOS 1988)

52













53



















(MITCHELL 1976)

54
























55


MACCARINI 1987)
























56










de Bevilaqua (2004)














57




































atmosfeacutericos



58


















SYMES BURLAND 1984)








(CRUZ 1996)






JUSTO et al 1984)









59





(BR)









60













(colapso)




61









































62















mecanismos



63





Legenda

Onde








Figura 17




64















aberta e porosa



























65


























66












1990)


MENDONCcedilA 1990)












67











LASTRICO 1978)










pedoloacutegicos

68




Legenda



















MCGOWN 1974)

69


Cruz (1996)

70




















71
















72
























73



















Figura 26







74





ATKINSON 1996)





















75








Higashi (2006)

76







(2006)

77



















do Brasil























78









( u ) rarr )( tgc 1 e 2






Fonte Cruz (1996)







79




3 e 4





Onde














80






















81

























82









cimentante



(1993)

83


































84







1996)















85
















(1993)












86










2004)





























87























88






89
















CRUZ 1996)

90















estado passivo (Kp)


91


EXPERIMENTAL











loacutegico



1519)























92





















solo





















93






2010











sedimentares












amolgamentos


solo A2SPA

94





13771975 e ASTM STP 479









aacutegua










95


36






















fraquiacutessimas




96



estudo




































97














80




polares

98










fortes ciclones

99



100


















(wwwgooglecombr)






101






DESCHAMPS (2005)

102





103
























104



A19 A20 e A21



105




horizonte C




106











A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24


na Figura 45


























107




















108









A24 e A25
























109














110


significativas





A16 A17 A19 e A27














111





180 segundos















heterogeneidade









112





















A8 e A9

113





114








115








bolhas














116


















horizonte B


(esquerda)





117





















diametral)



118






















119








deslizamento

















120







































121













granulares

122











C














123



66)




seu comportamento













124














125


regiatildeo 3





















126


A12 agrave esquerda






















127




preta na Figura 69

128












129


























130























choque




pesquisa












131





















132







































materiais



133





expansotildees













134


RESULTADOS





aos solos residuais































135






































136






















137







ou PMI





138

















139




140





















naturais






uacutemida




141

Fig

ura

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Expan

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s re

const

ituiacuted

os

agraves c

ondiccedil

otildees

nat

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des

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utu

rados)

vis

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Fig

ura

83

- V

isual

izaccedil

atildeo p

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Fig

ura

82

145








































146



de Mohr-Coulomb










(HUMMES 2007)


1990















147





















1016mm de lados




148











149









150









151









152









153









154









155

(as

curv

as c

onti

nuam

na

outr

a p

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a)

156

Fig

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Curv

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accedilotildees

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s es

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amen

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o

157























DL

Pt

2

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158

Onde
























48 horas













162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





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159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


163


inundadas



superior



164




165





demais

166



167





168





169




170

















diametral

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T

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22 ndash

Tab

ela

siacutente

se c

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solo

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00

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38

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38

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2410

1121

5155

7449

0

A1B

00

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--

--

--

266

38

170

8-

-358

5-

A2

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176

2214

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893

9-

--

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A11

00

571

191

38

176

2296

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7239

115

38

176

5307

3125

918

7220

4

A18A

00

571

470

38

176

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2132

2117

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1

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--

--

124

38

158

9-

-200

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176

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4107

3112

4163

0

A20B

00

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--

--

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21

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5-

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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
















124 e 125 no item 51

















(CPearson)

174









estruturado


umidade natural



175


(1936)



176















177








anisotroacutepico





graficamente



178





179









180






(Figura 131)

181






182





183


Atterberg




variaacuteveis

184


Atterberg

185










direto




186








187

















188





189





190
















191






pesquisas




192









horizontais

193


verticais



194






















195





















196












197

6 CONCLUSOtildeES













partiacuteculas
























198





e Atkinson (1993)








dominated soils





126)












(Fig133)




199


observou-se









140 141 e 142)

















145)







148 e 149)

200




a 140)




















esperado










201




posteriores








solos residuais




reconstituiacutedos












de permanecircncia










202









203

REFEREcircNCIAS


New York 756p 1960











1970















1984a

204





6p 1986b






Janeiro3p 1984d




1986b













1981



380 1982

205



























1991





206







Oslo 39 p 859-863 1959











v26 n3 p 369-384 1977













207












p243-266 1965




109-159 1973












149 1988


36 No1 p 65-78 1986

208


London UK 439 p1979







1978



1990




1989














209










1932











107(6) p799-817 1981



105 No1 p65-82 1979



P223-254 1974



210









1991





508 1997








104p 2006







54)59p 1983


218 1973

211











08) 52p 1987












Vol122 Paper No2864 p338-346 1957



p419-436 1979






212















York 892p 1971













p447-466 1977



213




485-494 1993







Geology V28 p207-242 1995


596p 1968


1962









EJGE VOL13 10p 2008








214




pp537-560 2005b




525p 2002



NoE 1-12p 2005




412 1966



amp Sons 300p 1985a






1985c







SC 2006

215



103p 1972










58091589 p259-312 1982



733p 1981



499 1998












216
















p 213-219 1963




p1025-1947 1962







1984




1985

217








Vol I p 123-129 1967







2004













GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975



1465 1989



218


p351-3581984a








ASCE 104(12) p1449-1465 1989


No 4 pp261-290 1966




1998




1993












219













449-447 1980


vol12number 3 226-243 1962



London UK 323p 1987














220






2000





10-20 1968



147-152 Dec 2001



1951






Vol5 No3 Oct pp173-225 1971









221



Engrs 110 GT11 1559-1576 1984










PR ABMSP1293-1300 1994







p25-38 1974



1147 1988


Merril 464p 1964



CarlosSP 1992



222
































170

223




609 1968





1962



No 1 75-86 1969








p153-164 2000







Kong p31-50 1985



Brazil 1985

224


v22 n1 p139-152 1972






1997






1464 1978



1979







313p 1988







225









Australia 1999























226







p54-56 1936





1945


















227







V1p67-71 1953







90 1971




ABMS Vol3 p231-263 1985




1988



1 69-84 1988




2006

228







number 2 203-218 1973
















skill



advances in science


AGRADECIMENTOS




































material



pesquisa

RESUMO


















































heterogeneidade

ABSTRACT



2011 PPGEC UFSC



































unstructured








LISTA DE FIGURAS



de Prietto (1986)33




Atkinson (1996)38


residuais38


(2001)41













(1987)55



(1992)56





(2009)60


















(1996)69










(1991)73













Atkinson (1993)85




(1996)90


solo A2SPA93



(direita)94


(1996)95












(wwwgooglecombr)100


DESCHAMPS (2005)101












horizonte C105




















diametral)117







granulares121


















ao horizonte C128























1990 146

















































diametral157


(brazilian test)159


(A1 A11 A21 e A22)160














A11164




(A18)165



demais165








fraqueza (A20)168




A22)169







umidade natural174


(1936)175




















Atterberg 183


Atterberg 184



direto 185


















pesquisas191


horizontais192


verticais193







LISTA DE TABELAS













Higashi (2006)75







(2006)76







(1993)82


































Alfabeto latino



verticalkPa








cisalhadokgf ou kN

s ndash Segundos s




naturaladimensional
















umidade natural




Alfabeto grego













verticalgraus




















menorkPa


uniaxialkPa


rupturakPa

















Superior


Tecnoloacutegico



g - Gramas


kN - kiloNewtons










Alfabeto grego


grandezas










SUMAacuteRIO



12 Justificativa32

13 Objetivos33





atmosfeacuterico40














em estudo96





A24 e A25108



A9 A16 A17 A19 e A27110


A14114






SC401)120


SC401)124


















obtidas187






31


































32

12 Justificativa
















mecacircnicas






















33


na Figura 1



de Prietto (1986)

13 Objetivos
















34


cisalhamento direto



seguinte maneira



alcanccedilados























35













sul do Brasil











GUERRA 1997)

36









BOLSANELLO 1985)



37










































38




















39













1996)





























40






































41






















42
























43






















44




































(MACIEL FILHO 1994)






45










































46


















inalterados











seguinte forma





47




pesquisadores







48










































49































KWAN 1981)








50





51















1989)








a 810







muito variaacutevel





finos (SANTOS 1988)

52













53



















(MITCHELL 1976)

54
























55


MACCARINI 1987)
























56










de Bevilaqua (2004)














57




































atmosfeacutericos



58


















SYMES BURLAND 1984)








(CRUZ 1996)






JUSTO et al 1984)









59





(BR)









60













(colapso)




61









































62















mecanismos



63





Legenda

Onde








Figura 17




64















aberta e porosa



























65


























66












1990)


MENDONCcedilA 1990)












67











LASTRICO 1978)










pedoloacutegicos

68




Legenda



















MCGOWN 1974)

69


Cruz (1996)

70




















71
















72
























73



















Figura 26







74





ATKINSON 1996)





















75








Higashi (2006)

76







(2006)

77



















do Brasil























78









( u ) rarr )( tgc 1 e 2






Fonte Cruz (1996)







79




3 e 4





Onde














80






















81

























82









cimentante



(1993)

83


































84







1996)















85
















(1993)












86










2004)





























87























88






89
















CRUZ 1996)

90















estado passivo (Kp)


91


EXPERIMENTAL











loacutegico



1519)























92





















solo





















93






2010











sedimentares












amolgamentos


solo A2SPA

94





13771975 e ASTM STP 479









aacutegua










95


36






















fraquiacutessimas




96



estudo




































97














80




polares

98










fortes ciclones

99



100


















(wwwgooglecombr)






101






DESCHAMPS (2005)

102





103
























104



A19 A20 e A21



105




horizonte C




106











A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24


na Figura 45


























107




















108









A24 e A25
























109














110


significativas





A16 A17 A19 e A27














111





180 segundos















heterogeneidade









112





















A8 e A9

113





114








115








bolhas














116


















horizonte B


(esquerda)





117





















diametral)



118






















119








deslizamento

















120







































121













granulares

122











C














123



66)




seu comportamento













124














125


regiatildeo 3





















126


A12 agrave esquerda






















127




preta na Figura 69

128












129


























130























choque




pesquisa












131





















132







































materiais



133





expansotildees













134


RESULTADOS





aos solos residuais































135






































136






















137







ou PMI





138

















139




140





















naturais






uacutemida




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








































146



de Mohr-Coulomb










(HUMMES 2007)


1990















147





















1016mm de lados




148











149









150









151









152









153









154









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























DL

Pt

2

5


158

Onde
























48 horas













162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


163


inundadas



superior



164




165





demais

166



167





168





169




170

















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

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ES

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O D

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amost

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sele

cionad

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do

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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
















124 e 125 no item 51

















(CPearson)

174









estruturado


umidade natural



175


(1936)



176















177








anisotroacutepico





graficamente



178





179









180






(Figura 131)

181






182





183


Atterberg




variaacuteveis

184


Atterberg

185










direto




186








187

















188





189





190
















191






pesquisas




192









horizontais

193


verticais



194






















195





















196












197

6 CONCLUSOtildeES













partiacuteculas
























198





e Atkinson (1993)








dominated soils





126)












(Fig133)




199


observou-se









140 141 e 142)

















145)







148 e 149)

200




a 140)




















esperado










201




posteriores








solos residuais




reconstituiacutedos












de permanecircncia










202









203

REFEREcircNCIAS


New York 756p 1960











1970















1984a

204





6p 1986b






Janeiro3p 1984d




1986b













1981



380 1982

205



























1991





206







Oslo 39 p 859-863 1959











v26 n3 p 369-384 1977













207












p243-266 1965




109-159 1973












149 1988


36 No1 p 65-78 1986

208


London UK 439 p1979







1978



1990




1989














209










1932











107(6) p799-817 1981



105 No1 p65-82 1979



P223-254 1974



210









1991





508 1997








104p 2006







54)59p 1983


218 1973

211











08) 52p 1987












Vol122 Paper No2864 p338-346 1957



p419-436 1979






212















York 892p 1971













p447-466 1977



213




485-494 1993







Geology V28 p207-242 1995


596p 1968


1962









EJGE VOL13 10p 2008








214




pp537-560 2005b




525p 2002



NoE 1-12p 2005




412 1966



amp Sons 300p 1985a






1985c







SC 2006

215



103p 1972










58091589 p259-312 1982



733p 1981



499 1998












216
















p 213-219 1963




p1025-1947 1962







1984




1985

217








Vol I p 123-129 1967







2004













GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975



1465 1989



218


p351-3581984a








ASCE 104(12) p1449-1465 1989


No 4 pp261-290 1966




1998




1993












219













449-447 1980


vol12number 3 226-243 1962



London UK 323p 1987














220






2000





10-20 1968



147-152 Dec 2001



1951






Vol5 No3 Oct pp173-225 1971









221



Engrs 110 GT11 1559-1576 1984










PR ABMSP1293-1300 1994







p25-38 1974



1147 1988


Merril 464p 1964



CarlosSP 1992



222
































170

223




609 1968





1962



No 1 75-86 1969








p153-164 2000







Kong p31-50 1985



Brazil 1985

224


v22 n1 p139-152 1972






1997






1464 1978



1979







313p 1988







225









Australia 1999























226







p54-56 1936





1945


















227







V1p67-71 1953







90 1971




ABMS Vol3 p231-263 1985




1988



1 69-84 1988




2006

228







number 2 203-218 1973














AGRADECIMENTOS




































material



pesquisa

RESUMO


















































heterogeneidade

ABSTRACT



2011 PPGEC UFSC



































unstructured








LISTA DE FIGURAS



de Prietto (1986)33




Atkinson (1996)38


residuais38


(2001)41













(1987)55



(1992)56





(2009)60


















(1996)69










(1991)73













Atkinson (1993)85




(1996)90


solo A2SPA93



(direita)94


(1996)95












(wwwgooglecombr)100


DESCHAMPS (2005)101












horizonte C105




















diametral)117







granulares121


















ao horizonte C128























1990 146

















































diametral157


(brazilian test)159


(A1 A11 A21 e A22)160














A11164




(A18)165



demais165








fraqueza (A20)168




A22)169







umidade natural174


(1936)175




















Atterberg 183


Atterberg 184



direto 185


















pesquisas191


horizontais192


verticais193







LISTA DE TABELAS













Higashi (2006)75







(2006)76







(1993)82


































Alfabeto latino



verticalkPa








cisalhadokgf ou kN

s ndash Segundos s




naturaladimensional
















umidade natural




Alfabeto grego













verticalgraus




















menorkPa


uniaxialkPa


rupturakPa

















Superior


Tecnoloacutegico



g - Gramas


kN - kiloNewtons










Alfabeto grego


grandezas










SUMAacuteRIO



12 Justificativa32

13 Objetivos33





atmosfeacuterico40














em estudo96





A24 e A25108



A9 A16 A17 A19 e A27110


A14114






SC401)120


SC401)124


















obtidas187






31


































32

12 Justificativa
















mecacircnicas






















33


na Figura 1



de Prietto (1986)

13 Objetivos
















34


cisalhamento direto



seguinte maneira



alcanccedilados























35













sul do Brasil











GUERRA 1997)

36









BOLSANELLO 1985)



37










































38




















39













1996)





























40






































41






















42
























43






















44




































(MACIEL FILHO 1994)






45










































46


















inalterados











seguinte forma





47




pesquisadores







48










































49































KWAN 1981)








50





51















1989)








a 810







muito variaacutevel





finos (SANTOS 1988)

52













53



















(MITCHELL 1976)

54
























55


MACCARINI 1987)
























56










de Bevilaqua (2004)














57




































atmosfeacutericos



58


















SYMES BURLAND 1984)








(CRUZ 1996)






JUSTO et al 1984)









59





(BR)









60













(colapso)




61









































62















mecanismos



63





Legenda

Onde








Figura 17




64















aberta e porosa



























65


























66












1990)


MENDONCcedilA 1990)












67











LASTRICO 1978)










pedoloacutegicos

68




Legenda



















MCGOWN 1974)

69


Cruz (1996)

70




















71
















72
























73



















Figura 26







74





ATKINSON 1996)





















75








Higashi (2006)

76







(2006)

77



















do Brasil























78









( u ) rarr )( tgc 1 e 2






Fonte Cruz (1996)







79




3 e 4





Onde














80






















81

























82









cimentante



(1993)

83


































84







1996)















85
















(1993)












86










2004)





























87























88






89
















CRUZ 1996)

90















estado passivo (Kp)


91


EXPERIMENTAL











loacutegico



1519)























92





















solo





















93






2010











sedimentares












amolgamentos


solo A2SPA

94





13771975 e ASTM STP 479









aacutegua










95


36






















fraquiacutessimas




96



estudo




































97














80




polares

98










fortes ciclones

99



100


















(wwwgooglecombr)






101






DESCHAMPS (2005)

102





103
























104



A19 A20 e A21



105




horizonte C




106











A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24


na Figura 45


























107




















108









A24 e A25
























109














110


significativas





A16 A17 A19 e A27














111





180 segundos















heterogeneidade









112





















A8 e A9

113





114








115








bolhas














116


















horizonte B


(esquerda)





117





















diametral)



118






















119








deslizamento

















120







































121













granulares

122











C














123



66)




seu comportamento













124














125


regiatildeo 3





















126


A12 agrave esquerda






















127




preta na Figura 69

128












129


























130























choque




pesquisa












131





















132







































materiais



133





expansotildees













134


RESULTADOS





aos solos residuais































135






































136






















137







ou PMI





138

















139




140





















naturais






uacutemida




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








































146



de Mohr-Coulomb










(HUMMES 2007)


1990















147





















1016mm de lados




148











149









150









151









152









153









154









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























DL

Pt

2

5


158

Onde
























48 horas













162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


163


inundadas



superior



164




165





demais

166



167





168





169




170

















diametral

171

T

ab

ela

22 ndash

Tab

ela

siacutente

se c

om

os

val

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s de

resi

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cia

agrave tr

accedilatildeo

par

a os

solo

s se

leci

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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

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E C

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PR

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Condiccedil

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nat

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as

wi

()

Const

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do

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a

(kgd

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Corp

os

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sele

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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

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σtntilde

sat

(kP

a)

diacirc

met

ro

(cm

)

Alt

ura

cm)

diacirc

met

ro

(cm

)

Alt

ura

(cm

)

172
















124 e 125 no item 51

















(CPearson)

174









estruturado


umidade natural



175


(1936)



176















177








anisotroacutepico





graficamente



178





179









180






(Figura 131)

181






182





183


Atterberg




variaacuteveis

184


Atterberg

185










direto




186








187

















188





189





190
















191






pesquisas




192









horizontais

193


verticais



194






















195





















196












197

6 CONCLUSOtildeES













partiacuteculas
























198





e Atkinson (1993)








dominated soils





126)












(Fig133)




199


observou-se









140 141 e 142)

















145)







148 e 149)

200




a 140)




















esperado










201




posteriores








solos residuais




reconstituiacutedos












de permanecircncia










202









203

REFEREcircNCIAS


New York 756p 1960











1970















1984a

204





6p 1986b






Janeiro3p 1984d




1986b













1981



380 1982

205



























1991





206







Oslo 39 p 859-863 1959











v26 n3 p 369-384 1977













207












p243-266 1965




109-159 1973












149 1988


36 No1 p 65-78 1986

208


London UK 439 p1979







1978



1990




1989














209










1932











107(6) p799-817 1981



105 No1 p65-82 1979



P223-254 1974



210









1991





508 1997








104p 2006







54)59p 1983


218 1973

211











08) 52p 1987












Vol122 Paper No2864 p338-346 1957



p419-436 1979






212















York 892p 1971













p447-466 1977



213




485-494 1993







Geology V28 p207-242 1995


596p 1968


1962









EJGE VOL13 10p 2008








214




pp537-560 2005b




525p 2002



NoE 1-12p 2005




412 1966



amp Sons 300p 1985a






1985c







SC 2006

215



103p 1972










58091589 p259-312 1982



733p 1981



499 1998












216
















p 213-219 1963




p1025-1947 1962







1984




1985

217








Vol I p 123-129 1967







2004













GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975



1465 1989



218


p351-3581984a








ASCE 104(12) p1449-1465 1989


No 4 pp261-290 1966




1998




1993












219













449-447 1980


vol12number 3 226-243 1962



London UK 323p 1987














220






2000





10-20 1968



147-152 Dec 2001



1951






Vol5 No3 Oct pp173-225 1971









221



Engrs 110 GT11 1559-1576 1984










PR ABMSP1293-1300 1994







p25-38 1974



1147 1988


Merril 464p 1964



CarlosSP 1992



222
































170

223




609 1968





1962



No 1 75-86 1969








p153-164 2000







Kong p31-50 1985



Brazil 1985

224


v22 n1 p139-152 1972






1997






1464 1978



1979







313p 1988







225









Australia 1999























226







p54-56 1936





1945


















227







V1p67-71 1953







90 1971




ABMS Vol3 p231-263 1985




1988



1 69-84 1988




2006

228







number 2 203-218 1973














RESUMO


















































heterogeneidade

ABSTRACT



2011 PPGEC UFSC



































unstructured








LISTA DE FIGURAS



de Prietto (1986)33




Atkinson (1996)38


residuais38


(2001)41













(1987)55



(1992)56





(2009)60


















(1996)69










(1991)73













Atkinson (1993)85




(1996)90


solo A2SPA93



(direita)94


(1996)95












(wwwgooglecombr)100


DESCHAMPS (2005)101












horizonte C105




















diametral)117







granulares121


















ao horizonte C128























1990 146

















































diametral157


(brazilian test)159


(A1 A11 A21 e A22)160














A11164




(A18)165



demais165








fraqueza (A20)168




A22)169







umidade natural174


(1936)175




















Atterberg 183


Atterberg 184



direto 185


















pesquisas191


horizontais192


verticais193







LISTA DE TABELAS













Higashi (2006)75







(2006)76







(1993)82


































Alfabeto latino



verticalkPa








cisalhadokgf ou kN

s ndash Segundos s




naturaladimensional
















umidade natural




Alfabeto grego













verticalgraus




















menorkPa


uniaxialkPa


rupturakPa

















Superior


Tecnoloacutegico



g - Gramas


kN - kiloNewtons










Alfabeto grego


grandezas










SUMAacuteRIO



12 Justificativa32

13 Objetivos33





atmosfeacuterico40














em estudo96





A24 e A25108



A9 A16 A17 A19 e A27110


A14114






SC401)120


SC401)124


















obtidas187






31


































32

12 Justificativa
















mecacircnicas






















33


na Figura 1



de Prietto (1986)

13 Objetivos
















34


cisalhamento direto



seguinte maneira



alcanccedilados























35













sul do Brasil











GUERRA 1997)

36









BOLSANELLO 1985)



37










































38




















39













1996)





























40






































41






















42
























43






















44




































(MACIEL FILHO 1994)






45










































46


















inalterados











seguinte forma





47




pesquisadores







48










































49































KWAN 1981)








50





51















1989)








a 810







muito variaacutevel





finos (SANTOS 1988)

52













53



















(MITCHELL 1976)

54
























55


MACCARINI 1987)
























56










de Bevilaqua (2004)














57




































atmosfeacutericos



58


















SYMES BURLAND 1984)








(CRUZ 1996)






JUSTO et al 1984)









59





(BR)









60













(colapso)




61









































62















mecanismos



63





Legenda

Onde








Figura 17




64















aberta e porosa



























65


























66












1990)


MENDONCcedilA 1990)












67











LASTRICO 1978)










pedoloacutegicos

68




Legenda



















MCGOWN 1974)

69


Cruz (1996)

70




















71
















72
























73



















Figura 26







74





ATKINSON 1996)





















75








Higashi (2006)

76







(2006)

77



















do Brasil























78









( u ) rarr )( tgc 1 e 2






Fonte Cruz (1996)







79




3 e 4





Onde














80






















81

























82









cimentante



(1993)

83


































84







1996)















85
















(1993)












86










2004)





























87























88






89
















CRUZ 1996)

90















estado passivo (Kp)


91


EXPERIMENTAL











loacutegico



1519)























92





















solo





















93






2010











sedimentares












amolgamentos


solo A2SPA

94





13771975 e ASTM STP 479









aacutegua










95


36






















fraquiacutessimas




96



estudo




































97














80




polares

98










fortes ciclones

99



100


















(wwwgooglecombr)






101






DESCHAMPS (2005)

102





103
























104



A19 A20 e A21



105




horizonte C




106











A2 A3 A8 A9 A10 A11 A14 A18 A19 A29 A21 A22 A23 A24


na Figura 45


























107




















108









A24 e A25
























109














110


significativas





A16 A17 A19 e A27














111





180 segundos















heterogeneidade









112





















A8 e A9

113





114








115








bolhas














116


















horizonte B


(esquerda)





117





















diametral)



118






















119








deslizamento

















120







































121













granulares

122











C














123



66)




seu comportamento













124














125


regiatildeo 3





















126


A12 agrave esquerda






















127




preta na Figura 69

128












129


























130























choque




pesquisa












131





















132







































materiais



133





expansotildees













134


RESULTADOS





aos solos residuais































135






































136






















137







ou PMI





138

















139




140





















naturais






uacutemida




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








































146



de Mohr-Coulomb










(HUMMES 2007)


1990















147





















1016mm de lados




148











149









150









151









152









153









154









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























DL

Pt

2

5


158

Onde
























48 horas













162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





160

σcs = 10(σt)















de umidade




naturais


(A1 A11 A21 e A22)

161





162





159













relaccedilotildees


fct = 09σt


fctf = 143(fct)


163


inundadas



superior



164




165





demais

166



167





168





169




170

















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
















124 e 125 no item 51

















(CPearson)

174









estruturado


umidade natural



175


(1936)



176















177








anisotroacutepico





graficamente



178





179









180






(Figura 131)

181






182





183


Atterberg




variaacuteveis

184


Atterberg

185










direto




186








187

















188





189





190
















191






pesquisas




192









horizontais

193


verticais



194






















195





















196












197

6 CONCLUSOtildeES













partiacuteculas
























198





e Atkinson (1993)








dominated soils





126)












(Fig133)




199


observou-se









140 141 e 142)

















145)







148 e 149)

200




a 140)




















esperado










201




posteriores








solos residuais




reconstituiacutedos












de permanecircncia










202









203

REFEREcircNCIAS


New York 756p 1960











1970















1984a

204





6p 1986b






Janeiro3p 1984d




1986b













1981



380 1982

205



























1991





206







Oslo 39 p 859-863 1959











v26 n3 p 369-384 1977













207












p243-266 1965




109-159 1973












149 1988


36 No1 p 65-78 1986

208


London UK 439 p1979







1978



1990




1989














209










1932











107(6) p799-817 1981



105 No1 p65-82 1979



P223-254 1974



210









1991





508 1997








104p 2006







54)59p 1983


218 1973

211











08) 52p 1987












Vol122 Paper No2864 p338-346 1957



p419-436 1979






212















York 892p 1971













p447-466 1977



213




485-494 1993







Geology V28 p207-242 1995


596p 1968


1962









EJGE VOL13 10p 2008








214




pp537-560 2005b




525p 2002



NoE 1-12p 2005




412 1966



amp Sons 300p 1985a






1985c







SC 2006

215



103p 1972










58091589 p259-312 1982



733p 1981



499 1998












216
















p 213-219 1963




p1025-1947 1962







1984




1985

217








Vol I p 123-129 1967







2004













GT10 p1038-1053 OCTOBER 1975



1465 1989



218


p351-3581984a








ASCE 104(12) p1449-1465 1989


No 4 pp261-290 1966




1998




1993












219













449-447 1980


vol12number 3 226-243 1962



London UK 323p 1987














220






2000





10-20 1968



147-152 Dec 2001



1951






Vol5 No3 Oct pp173-225 1971









221



Engrs 110 GT11 1559-1576 1984










PR ABMSP1293-1300 1994







p25-38 1974



1147 1988


Merril 464p 1964



CarlosSP 1992



222
































170

223




609 1968





1962



No 1 75-86 1969








p153-164 2000







Kong p31-50 1985



Brazil 1985

224


v22 n1 p139-152 1972






1997






1464 1978



1979







313p 1988







225









Australia 1999























226







p54-56 1936





1945


















227







V1p67-71 1953







90 1971




ABMS Vol3 p231-263 1985




1988



1 69-84 1988




2006

228







number 2 203-218 1973














pedro eugÊnio gomes boehl algumas observaÇÕes …

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