Os resultados são expressos em peso seco de solo erodido acumulado por unidade de área da amostra (em g/cm2) e plotados em relação ao tempo de ensaio. Uma curva típica é mostrada na Figura 2. Observa–se uma maior erosão nos tempos iniciais, em geral, vindo a estabilizar após os 10 min de ensaio. Entre o trechos 0 a 1 min e 0 a 10 min foram calculados os gradientes de erosão:
perda de solo em peso de solo seco erodido por unidade de área da amostra por unidade de tempo do ensaio (em g/cm2/min).
Perda de solo acumulada (g/cm2)
1 5 10 20 tempo (min)
Figura 2 – Curva típica perda de solo acumulada por unidade de área x tempo de ensaio para o ensaio de Inderbitzen
Os dados de perda de solo (em g/cm2/min) de cada ensaio são plotados contra a tensão cisalhante hidráulica atuante no ensaio,
τ
h(em Pa). Esta tensão hidráulica atuante é estimada por:d h
h
= γ ⋅ ⋅
τ
(4)onde:
γ
= peso específico da água (N/cm3); h = altura da lâmina de fluxo (cm) e d = declividade da rampa. A altura da lâmina d’água foi estimada a partir da velocidade de escoamento (medida pela técnica do corante) e do valor da vazão:L v h = Q
(5) onde: Q = vazão, v = velocidade do fluxo e L = largura da rampa.
Os valores de velocidade de escoamento, altura de lâmina d’agua e tensão cisalhante hidráulica, para combinações de vazão e inclinação da rampa adotados, são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Valores da velocidade de escoamento (v), altura da lâmina d’água (h) e tensão cisalhante hidráulica (
τ
h) para combinações de vazão (Q) e inclinação de rampa (i) adotadosi 10o 26o 45o 54o
Q 3 l/min 6 l/min 3 l/min 6 l/min 3 l/min 6 l/min 3 l/min 6 l/min
v (cm/s) 31,05 50,64 57,05 96,65 77,36 145,86 83,50 169,97
h (cm) 0,064 0,079 0,035 0,041 0,026 0,027 0,024 0,024
τ
h (Pa) 1,136 1,393 1,710 2,018 2,585 2,742 3,297 3,239Aos dados plotados no gráfico
τ
h x perda de solo, é ajustada uma reta que representa a equação de Du Boys (Capítulo 2, item 2.1.2.2). A partir desta reta de ajuste são estimados os parâmetros de erodibilidade: tensão cisalhante hidráulica crítica,τ
hcrit (Pa), que corresponde ao máximo valor deτ
h para erosão nula, e taxa de erodibilidade, K (g/cm2/min/Pa), que representa o gradiente da perda de solo em relação às tensões hidráulicas aplicadas (Figura 3).Perda de solo (g/cm2/min)
τ
hcritτ
h (Pa) Figura 3 – Definição dos parâmetros K eτ
hcrit a partir dos resultados do ensaio de InderbitzenA separação do material erodido em frações granulométricas pelo peneiramento ainda possibilita, quando de interesse, a análise da distribuição granulométrica do sedimento.
4. 3. 2 Ensaios pelo critério de erodibilidade MCT
Em Nogami e Villibor (1979), foi proposto o critério de erodibilidade baseado em ensaios da Metodologia MCT. Este critério é fundamentado em dois parâmetros: o coeficiente de sorção, obtido no ensaio de infiltrabilidade, e a perda de massa por imersão modificado, obtido no ensaio de erodibilidade específica. No Capítulo 2 (item 2.4.3.2) é apresentada a proposição do critério e dos ensaios.
K
4. 3. 2. 1 Ensaio de infiltrabilidade
O ensaio de infiltrabilidade proposto na Metodologia MCT destina–se a quantificar a velocidade de ascensão capilar em amostras de solo.
Para o ensaio foram coletadas amostras indeformadas em moldes biselados de PVC (
φ
= 5 cm e h = 5 cm).As amostras foram ensaiadas em três condições de umidade: secas ao ar, na umidade natural e pré–umedecidas. A secagem ao ar foi realizada por um período mínimo de 72 horas, enquanto a condição de pré–umedecimento foi satisfeita reensaiando amostras.O dispositivo construído para o ensaio segue as indicações da Metodologia MCT. Trata–se de um plano em madeira onde são dispostos horizontalmente tubos capilares de vidro (
φ
= 6 mm). Cada um dos tubos é conectado a um pequeno reservatório de PVC que, na parte superior, possui uma pedra porosa de granulação aberta sobre a qual é colocada a amostra de solo, ainda confinada no molde de amostragem. A base da amostra coincide com o nível do tubo capilar. Completando a montagem do ensaio, paralelo ao tubo capilar é disposta uma régua graduada.As Fotos 8 e 9 ilustram o dispositivo e as amostras empregadas do ensaio.
O procedimento básico de ensaio é o seguinte: sobre o sistema tubo capilar – reservatório saturado é disposta a amostra na condição de umidade previamente estabelecida. O fluxo ascendente da água na amostra, por força das tensões capilares relacionadas à sucção do solo, determina o movimento da água ao longo do tubo capilar. Com auxílio da régua graduada e de um cronômetro, são registradas as distâncias percorridas pelo menisco capilar no tubo em intervalos de tempo que seguem uma relação quadrática (1, 2, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64 min e assim por diante), até o movimento estabilizar em uma velocidade muito lenta.
Os resultados são expressos em função da distância percorrida no tubo capilar (L em cm) e da raiz quadrada do tempo (t1/2 em min1/2). As curvas L x t1/2 definidas têm a configuração típica da Figura 4, onde se observa um nítido comportamento bilinear, com um íngreme trecho retilíneo inicial seguido por outro de tendência quase horizontal, significando que a frente de umidade atingiu o topo da amostra. A inclinação da curva no seu trecho inicial determina o coeficiente de sorção (s em cm/min1/2):
4. 3. 2. 2 Ensaio de erodibilidade específica
O ensaio de erodibilidade específica (ou ensaio de perda de massa por imersão modificado), também proposto pela Metodologia MCT, avalia o potencial de desagregação do solo frente à imersão em água.
Leitura (mm) Lb
La
ta tb Tempo (min1/2)
Figura 4 – Curva típica L x t1/2 e elementos para estimativa do coeficiente de sorção (s) no ensaio de infiltrabilidade da Metodologia MCT
As amostras para o ensaio são coletadas nos mesmos moldes amostradores usados para o ensaio de infiltrabilidade, entretanto têm, em laboratório, suas alturas reduzidas para 2,5 cm. Os ensaios também foram realizados para condições distintas de umidade das amostras: secas ao ar (secagem por no mínimo 72 horas), na umidade natural e pré–umedecidas (amostras oriundas do ensaio de infiltrabilidade). As amostras têm sua face interior ao molde vedada por uma pedra porosa, enquanto a face exposta é mantida rente à borda do molde. A Foto 10 ilustra uma amostra preparada ao ensaio.
O ensaio consiste em imergir as amostras por 20 horas, dispondo–as horizontalmente. O material desagregado da face livre exposta é recolhido.
O resultado é representado pela porcentagem de material seco desagregado em relação ao peso seco total da amostra.
4. 3. 3 Ensaios pelo critério de erodibilidade do LNEC
O critério LNEC para escolha de solos resistentes à erosão foi apresentado em Nascimento e Castro (1976). Além de avaliações qualitativas, o critério baseia–se na medida de duas propriedades dos solos em ensaios específicos. A primeira delas é a expansibilidade, quantificada pelo ensaio de expansibilidade LNEC e que, segundo os autores, é responsável pela importância relativa da fração granular frente à erosão em relação à fração fina dos solos. A outra propriedade é a petrificação, avaliada pelo limite de absorção, que representa a capacidade máxima de absorção de água por ascensão capilar. A proposição do critério de erodibilidade LNEC por Nascimento e Castro (1976) é revista no Capítulo 2 (item 2.4.1).