Ensaios com solo não saturado

Na preparação dos ensaios não saturados, cada CP foi compactado com as umidades de 15% para amostra do núcleo e 12% para amostras dos espaldares. Após os CPs serem compactados, os mesmos eram rapidamente envolvidos por papel filme com o objetivo de evitar alteração da umidade. Para garantir que cada CPs estava sendo compactado na umidade desejada, era retirado uma amostra do material utilizado na compactação para determinação da umidade em estufa.

Para o estudo com umidades mais baixas, alguns CPs passaram ainda por um período de perda de umidade ao ar, com a estimativa do controle da variação da perda através

de pesagem das amostras numa balança de precisão (0,01g). Atingido o peso com a umidade desejada, as amostras eram envolvidos novamente com papel filme e reservados para a realização do ensaio de cisalhamento triaxial.

Nas tabela 5.3 a seguir, é apresentado as características de cada CP, com a sucção estimada em função da umidade média na curva de retenção hídrica.

Tabela 5.3 – Características dos CPs dos ensaios não saturados

Corpo de Prova Tensão Confinante (kPa) Grau de compactação (%) Umidade de compactação (%) Umidade inicial do ensaio (%) Sucção estimada (kPa) CP-04 25 95 15% 12% 279 CP-05 50 CP-06 100 CP-07 25 95 15% 10% 603 CP-08 50 CP-09 100 CP-13 25 80 12% 10% 714 CP-14 50 CP-15 100 CP-16 25 80 12% 8% 1347 CP-17 50 CP-18 100

Fonte: Elaboração própria.

5.8.4. Resultados

a) Ensaios Saturados

Em comparação com os resultados de cisalhamento direto para amostras do núcleo (GC=95%) em estado saturado, observa-se resultados muito próximos, porem numericamente inferiores, uma vez que no ensaio triaxial apresenta uma saturação é mais eficiente.

Quanto aos ensaios para os espaldares (GC=80%), também para a condição saturada, também apresenta uma redução da resistência expressa nos parâmetros de coesão e ângulo de atrito, justificado pela estrutura compactada. Nas figuras a seguir, é apresentado os resultados gráficos dos ensaios realizados.

Figura 5.15 – Resultados do ensaio triaxial - cisalhante da amostra saturada – GC 95% (Núcleo)

Fonte: Elaboração própria.

Figura 5.16 – Resultados do ensaio triaxial - cisalhante da amostra saturada – GC 80% (Espaldares)

Fonte: Elaboração própria.

b) Ensaios Não Saturados

Os resultados dos ensaios com solo seco ao ar mostram que as curvas tensão- deformação apresentam comportamentos diferentes em função da umidade. Para os solos compactados do núcleo com as umidades iniciais com umidades iniciais de w=15%, houve um aumento das tensões desviadoras até a estabilização da ordem de 4%, como se observa-se a seguir na Figura 5.17:

Figura 5.17 – Tensão x deformação – Umidade de 12% – GC 95% (Núcleo)

Fonte: Elaboração própria.

Para os ensaios com umidade mais baixa no valor de W=10%, as curvas de tensão x deformação mostram picos de resistência para deformações entre 2% e 3,5% posterior decréscimo para um valor tendendo à constância, como se observa na Figura 5.18.

Figura 5.18 – Tensão x deformação – Umidade de 10% – GC 95% (Núcleo)

Comparando as tensões de pico nestes ensaios com as máximas tensões dos ensaios, nota-se substancial aumento da resistência do solo com o processo de secagem, refletindo os efeitos do aumento de resistência em função da sucção atuante.

Para os resultados dos espaldares, também é verificado um comportamento semelhante das curvas de tensão x deformação, porém, para os ensaios com menor umidade, os picos de tensões foram muito próximos, e com a deformação da ordem de 2%. Ná Figura 5.19 e 5.20 são apresentados os resultados dos ensaios não saturados para os espaldares.

Figura 5.19 – Tensão x deformação – Umidade de 10% – GC 80% (Espaldares)

Fonte: Elaboração própria.

Figura 5.20 – Tensão x deformação – Umidade de 8% – GC 80% (Espaldares)

Para a determinação do parâmetro de resistência b , que relaciona o aumento de resistência de um solo não saturado em função da sucção atuante, foi utilizada o critério de Mohr-Coulomb estendido conforme é apresentado por Lu Likos (2004).

A solução consiste em utilizar apenas os resultados dos ensaios não saturados, calculando os parâmetros de resistência pela seguinte equação:

� − = � − � �+�′ + ′ _� �₊�′ (5. 01)

onde:

′ ₌ ′_{+ − � �} (5. 02)

Utilizando as equações acima com os dados dos ensaios, temos a determinação dos parâmetros de resistência para o maciço da barragem experimental, conforme mostra nas tabelas 5.4 e 5.5.

Tabela 5.4 – Resumo dos ensaios de cisalhamento direto.

Umidade inicial do ensaio (%) Sucção estimada (kPa) 1

(kPa) (kPa) 3 c1'(kPa) '(º) ' médio(º) c'(kPa) b(º)

12% 290 25 290.9 72.1 25.4 26.6 11.7 12.0 50 354.1 100 479.9 10% 620 25 534.4 142.3 27.7 50 617.5 100 742.9 Fonte: Elaboração própria.

Tabela 5.5 – Resumo dos ensaios de cisalhamento direto.

Umidade inicial do ensaio (%) Sucção estimada (kPa) 1

(kPa) (kPa) 3 c1'(kPa) '(º) ' médio(º) c'(kPa) b(º)

10% 714 25 489.5 146.8 22.34 24.8 4.5 11.2 50 556.2 100 658.8 8% 1347 25 962.1 273 27.16 50 1028.7 100 1163.6 Fonte: Elaboração própria.

Os dados dos ensaios oedométricos apresentados neste capítulo foram colhidos do trabalho de Lobo Neto (2013), também parte do projeto “Metodologia para a construção

de barragem de baixo custo”, ao qual a presente tese de doutorado também está vinculada.

Os ensaios foram feitos em dois CPs, um inundado e o outro na umidade de compactação, com o objetivo de determinar as diferenças entre as duas curvas, em relação ao índice de vazios, para valores iguais de tensões de compressão, estimando-se a variação do potencial de colapso com o aumento das tensões. Os gráficos e tabelas que exibem os resultados obtidos por Lobo Neto (2013) podem ser encontrados no Anexo 1.

5.9.1. Procedimento

Foram realizados 9 (nove) ensaios oedométricos duplos, variando a massa específica seca e a umidade iniciais do solo. Os valores das massas específicas secas utilizadas nos ensaios foram de 1,35 g/cm³, 1,45 g/cm³ e 1,55 g/cm³ (ramo seco da curva de compactação). Estes valores baixos foram escolhidos com o objetivo de simular a condição de campo da compactação de pequenos barramentos no semiárido nordestino, que sofrem com a escassez de água.

As umidades escolhidas para a realização dos ensaios foram 5%, 8% e 9,6%. O valor de 5% corresponde à umidade inicial do material coletado na jazida. Os outros dois valores foram escolhidos de forma que a umidade do ensaio estivesse no ramo seco da curva de compactação, representando, novamente, o que ocorre em campo no momento da compactação de pequenas barragens.

Semelhante ao procedimento adotado nos ensaios de cisalhamento, os ensaios oedométricos foram realizados na própria célula do equipamento. Inicialmente, foram realizadas as medições, com o auxílio de um paquímetro, para obter as medidas do anel de adensamento, que apresentava diâmetro de 5,04 cm e altura de 2 cm. Com base nesses dados, foi elaborada uma planilha de cálculo, com o objetivo de determinar a quantidade de material a ser colocada no anel, de forma a garantir a obtenção da massa específica desejada.

Os procedimentos adotados para o ensaio duplo oedométrico foram:

 Colocação de dois CPs no equipamento, aí mantidos até a estabilização das

compactação, até a estabilização das deformações; e

 A partir do final desse segundo estágio, execução do ensaio nos moldes

convencionais, ou seja: dobrando-se as cargas aplicadas quando as deformações do carregamento anterior já se haviam estabilizado. As cargas aplicadas no ensaio foram as seguintes: 13 kPa, 25 kPa, 50 kPa, 100 kPa, 200 kPa e 400 kPa.

As Figuras 5.21, 5.22 e 5.23 relacionam o índice de vazios (e), a tensão aplicada (v), o logaritmo da tensão aplicada (log v) e as deformações específicas utilizados nos

ensaios. Os gráficos apresentados logo após são os resultados do ensaio duplo, considerando a umidade igual a 5% e a massa específica igual a 1,35g/cm³.

Figura 5.21 – Índice de vazios (e) x tensão normal ().

Fonte: Lobo Neto (2013).

Figura 5.23 – Deformação específica x tensão normal ()

Fonte: Lobo Neto (2013).