Como referido no Capítulo 2, o comportamento mecânico de solos reforçados com geossintéticos pode ser avaliado através de ensaios triaxiais. Neste contexto, normalmente, o objetivo da realização de ensaios triaxiais a provetes de solo não reforçado é quantificar as propriedades mecânicas para posterior utilização no dimensionamento ou na modelação numéricas de estruturas geotécnicas (caracterização das propriedades mecânicas dos solos apresentada no Capítulo 6). No caso dos solos reforçados, em geral, o principal objetivo da realização dos ensaios triaxiais é avaliar o ganho de resistência e rigidez do conjunto solo- reforço em relação ao mesmo solo não reforçado e, deste modo, avaliar as vantagens e/ou desvantagens de cada tipo de solução de reforço.
Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos no programa laboratorial de ensaios triaxiais realizado para analisar o comportamento mecânico de solos reforçados com geossintéticos. Os resultados dos ensaios realizados a provetes de solo reforçado são comparados com os resultados obtidos para os provetes não reforçados. Na discussão dos resultados é verificada a repetibilidade dos resultados e a influência de vários parâmetros de ensaio (velocidade de ensaio; inclusão do geossintético; número e posição das camadas de geossintético; tipo de geossintético; tensão de confinamento; densidade do solo; teor em água do solo; dimensões dos provetes de ensaio; e tipo de solo).
Este capítulo inclui ainda a descrição do programa de ensaios (propriedades consideradas na preparação e ensaio dos provetes), do equipamento de ensaios triaxiais utilizado e do procedimento de ensaio.
O programa de ensaios triaxiais foi desenvolvido no laboratório de geotecnia do departamento de engenharia civil da Universidade de Aveiro e previu a caracterização do comportamento
Caracterização laboratorial do comportamento mecânico de solos reforçados com geossintéticos
mecânico de provetes de solo e de solo reforçado preparados com dois solos (solo granular e solo fino) e dois geossintéticos (GC e GG2).
7.2. Programa experimental
O programa de ensaios de laboratório desenvolvido para a análise do comportamento mecânico do solo reforçado consistiu na realização de 69 ensaios de compressão triaxial a provetes de solo reforçado. Foram realizados 60 ensaios não consolidados não drenados e 9 ensaios consolidados drenados.
Com os ensaios realizados pretendeu-se estudar o efeito de vários parâmetros no comportamento do solo reforçado. Esses parâmetros foram: o tipo de reforço; a dimensão do provete de ensaio, a tensão de confinamento e a velocidade de ensaio (parâmetros relacionados com o ensaio); e o tipo de solo, o teor em água e a densidade do solo (ID para
solos granulares ou GC para solos finos) (parâmetros relacionados com o solo).
Os resultados destes ensaios são comparados com os resultados dos ensaios realizados a provetes de solo não reforçado apresentados no Capítulo 6. Na Tabela 7.1 são apresentados os conjuntos de parâmetros considerados nos ensaios. Nestes ensaios foram utilizados os dois tipos de solos e os geossintéticos GC e GG2.
Tabela 7.1. Programa de ensaios triaxiais realizados com provetes de solo reforçado
Solo
D/ H Reforço w v ID ou GC C Ensaio
mm Nº
camadas Tipo % mm/min % kPa
Nº de provetes ensaiados Tipo Granular 70/ 140 1 GC 0 0,7 e 2,8 53, 83 50, 100 e 150 18 UU 70/ 140 1 GC 11,5 0,7 53, 83, 97 50, 100 e 150 9 UU 70/ 140 1 GC S=1 0,28 53, 83, 97 50, 100 e 150 9 CD 70/ 140 2, 3 GC 0 0,7 83 50, 100 e 150 9 UU 150/ 300 1, 3 GC 0 1,5 83 50, 100 e 150 6 UU 150/ 300 1, 3 GG2 0 1,5 83 50, 100 e 150 6 UU Fino 70/ 140 1 GC 0 0,7 71,74,77 50, 100 e 150 9 UU 70/ 140 1 GC 13,9 0,7 98 50, 100 e 150 3 UU
É importante referir que o programa de ensaios triaxiais definido inicialmente teve que ser reduzido, devido a avarias no equipamento de aquisição de dados e nos controladores de
Capítulo 7
149 provetes de solo fino reforçado (tal como foi realizado para provetes de solo fino não reforçado) e a provetes de solo fino de maior dimensão (150 mm de diâmetro e 300 de altura).
7.3. Equipamento de ensaio utilizado
O equipamento de ensaio triaxial utilizado neste estudo consistiu num sistema formado por diversos equipamentos que desempenharam diferentes funções. Os principais equipamentos constituintes do sistema e as ligações entre eles são apresentadas na Figura 7.1. Estes foram: um reservatório de desaeração; um painel de controlo de pressões; uma prensa eletromecânica; duas unidades de controlo de pressões e de variações de volume; um sistema automático de aquisição de dados; e duas células de ensaio.
A água usada nos ensaios triaxiais deve ter um teor de oxigénio dissolvido reduzido. O reservatório de desaeração é uma unidade autossuficiente que permite baixar, de forma rápida e eficiente, o nível de oxigénio dissolvido na água para que esta possa ser utilizada nos ensaios triaxiais. O ar é removido da água por um sistema de vácuo enquanto a água é forçada a circular continuamente no reservatório. O reservatório de desaeração utilizado tinha uma capacidade máxima de 15 l de água. Depois de devidamente tratada, a água foi introduzida no sistema através de uma tubagem de náilon (nylon) ligada ao painel de controlo de pressões. O painel de controlo de pressões foi utilizado para a distribuição da água pelas diversas tubagens do sistema (através das diferentes válvulas de isolamento incorporadas no painel) e verificar e controlar (através do medidor de pressões da água e de uma bomba manual rotativa) o nível de pressões a que cada uma estava sujeita. A utilização deste equipamento estava limitada a pressões inferiores a 1700 kPa. Ao painel de controlo de pressões estavam ligadas, além do reservatório desaerador mencionado, as duas unidades de controlo de pressões e de variações de volume (UCPV) e a célula de ensaio triaxial (nas entradas de água para o interior da célula e para o interior do provete de ensaio). Deste modo, foi possível fazer a leitura da pressão em todos os pontos do sistema triaxial através de dois medidores de pressões independentes (o medidor de pressão do painel de controlo de pressões e os medidores de pressão das UCPV). As ligações foram realizadas com tubagens de náilon. As UCPV foram usadas para controlar a variação da pressão e do volume de água na célula de ensaio triaxial e no provete de ensaio, ou seja, para controlar a variação da pressão na célula (cell pressure) e da contrapressão (back pressure) e a variação do volume de água associado a