𝜎 Onde; 𝐵 = 𝑃𝑎𝑟â𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑆𝑘𝑒𝑚𝑝𝑡𝑜𝑛 𝑢 = 𝑃𝑜𝑟𝑜𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝜎 = 𝑇𝑒𝑛𝑠ã𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎
Em solos fofos saturados B é igual a um, já em solos rígidos e saturados B pode ser menor que um.
Os valores teóricos de B em diversos solos em estado completo de saturação pode ser analisado na tabela 3.
Tabela 3 - Valores Teóricos de B em saturação completa
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 370 (2014).
No entanto, se drenagem estiver sendo usada, o excesso de poropressão será dissipado, tendo como consequência o adensamento, e com o tempo 𝑢 será igual a zero. A variação da amostra que ocorre durante o processo de adensamento, pode ser encontrada através do valor do volume que foi drenado pelos poros. Como pode ser demonstrado pela figura 37.
Figura 37 - Mudança no volume de corpo de prova causada pela pressão de confinamento na câmara.
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 371 (2014).
No seguinte momento, a tensão desviadora, de uma forma muito lenta é aumentada no corpo de prova, figura 38, a drenagem se mantem aberta e a taxa de aplicação de tensão desviadora é diminuída, permitindo assim a dissipação de qualquer poropressão que se tenha formado como resultado “∆ = 0”.
Figura 38 - aplicação da tensão desviadora
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 370 (2014).
No momento que a poropressão for desenvolvida no ensaio, a mesma é dissipada por completo, assim temos tensão de confinamento total 𝜎 igual a tensão de confinamento efeitva 𝜎′ ,e tensão de confinamento total 𝜎 mais tensão desviadora ∆ ,que é igual a tensão total axial 𝜎′ ,que é igual a tensão efetiva na ruptura 𝜎 .
A figura 39 e figura 40 abaixo, demonstram a tensão desviadora em relação a deformação de areias soltas, argilas normalmente adensada, areia compacta e argila sobreadensada.
Figura 39 - Gráfico de tensão desviadora em função da deformação na direção da areia fofa e argila normalmente adensada
Figura 40 - Gráfico de tensão desviadora em função da deformação na direção da areia compacta e argila sobreadensada
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 371 (2014).
Com as tensões principais maior e menor na ruptura de cada estudo obtido, os Círculos de Mohr podem ser traçados e as envoltórias explanadas. Como pode ser demonstrado na Figura 41 e figura 42.
Figura 41 - Envoltória de ruptura da tensão efetiva obtida dos ensaios drenados em areias e argilas normalmente adensada
Figura 42 - Envoltório de ruptura da tensão efetiva obtida dos ensaios drenados em areias compactadas e argilas sobreadensada
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotécnica, Braja Das, pag 373 (2014).
De uma forma simplificada, pode se dizer que na primeira etapa de consolidação na amostra, é aplicada cargas σ1 e σ3 que são iguais com a drenagem aberta, na segunda parte da etapa da ruptura drenada, o valor de σ3 é mantido constante, enquanto o valor de σ1 aumenta, caso ocorra a ruptura com a drenagem que está aberta. O valor da pressão neutra é zero, mesmo que haja dilatação ou contração da amostra durante o cisalhamento.
4.3.2.5 Ensaio Adensado não Drenado (CU).
O ensaio triaxial, é mais habitual que os demais métodos triaxiais, para a execução deste ensaio, a amostra de um solo saturado é inicialmente adensada devido a uma pressão oriunda de um fluido na câmara, tendo como resultante a drenagem.
Podendo ser analisado na Figura 43, e figura 44. Posteriormente a dissipação da poropressão ocasionada pelo emprego da pressão de confinamento, a tensão desviadora é elevada para promover a ruptura de cisalhamento, figura 45.
No decorrer dessa etapa do procedimento, a linha drenante da amostra é fechada, tendo como consequência o aumento da poropressão. Durante o experimento, são efetuadas verificações simultâneas da tensão desviadora e poropressão.
Figura 43 - Corpo de prova sob a pressão de confinamento nas câmaras
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 378 (2014).
Figura 44 - Alteração do volume da amostra ocasionado pela pressão de confinamento
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 378 (2014).
Figura 45 - Aplicação da tensão desviadora
Fonte: B Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 378 (2014).
Pode ser demonstrada na Figura 46 e figura 47, a variação da tensão desviadora e poropressão com a deformação axial em solos de areia e argila, na areia fofa e argila
normalmente adensada, a poropressão tende a aumentar com a deformação, já nas areias compactas e areias sobreadensada, a poropressão se eleva com a deformação até um certo limite, além do qual ele tende a reduzir até ficar negativa (em relação a pressão da atmosférica ao nível do mar), essa redução é oriunda da tendência de dilatação do solo.
Figura 46 - Tensão desviadora em relação a deformação axial para areias fofas e argilas normalmente adensadas
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotécnica, Braja Das, pag 378 (2014).
Figura 47 - Variação da poropressão com deformação axial para areia compacta e argila sobreadensada
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotecnica, Braja Das, pag 378 (2014).
Analisando Braja M. Das, se entende que, divergindo do ensaio (CD), no (CU) as tensões principais totais e efetivas são discordantes, visto que a poropressão na ruptura é analisada nesse método.
Pode se analisar do seguinte modo as tensões principais. Sabendo que (∆𝑢 )𝑓 representa poropressão na ruptura.
Tensão principal maior na ruptura (total):𝜎 + (∆𝑢 )𝑓 = 𝜎 Tensão principal maior na ruptura (efetiva): 𝜎 − (∆𝑢 )𝑓 = 𝜎′ Tensão principal menor na ruptura (total): 𝜎
Os experimentos em diversas amostrar similares, com as pressões variáveis de confinamento, podem ser executados para a obtenção dos parâmetros de resistência ao cisalhamento.
Figura 48 demonstra a tensão efetiva e total, onde A e B são círculos de Mohr que representam a tensão total, C e D são círculos que demonstram a tensão efetiva.
Figura 48 - Envoltórias de ruptura de tensões efetiva e total para ensaios (CU).
Fonte: Fundamentos de Engenharia Geotécnica, Braja Das, pag 379 (2014).
De uma forma resumida, durante a primeira fase de consolidação da amostra são aplicados σ1 e σ3 onde (σ1=σ3) com drenagem aberta, já na segunda fase o valor de σ3 é mantido constante, e σ1 se eleva até que a amostra de solo se rompa com a drenagem fechada. Com o escoamento fechado, não haverá variação de volume da amostra, durante o cisalhamento decorrendo a variação da pressão neutra.
4.3.2.6 Ensaio não drenado (UU)
Em experimentos (UU), a drenagem não é facultada no processo de aplicação da pressão na câmara σ3, a amostra do experimento é cisalhada ao ser rompida pela aplicação da tensão desviadora (∆𝑢 ), sendo que o processo de drenagem é bloqueado, como ocorre esse bloqueio em todas as etapas do experimento, o mesmo é realizado de forma rápida, devido a pressão de confinamento da câmara σ3 sendo empregada, a poropressão da amostra se eleva, no seguinte momento, ocorre outra elevação adicional, oriunda da aplicação da tensão desviadora.
Então, em qualquer período da aplicação da tensão desviadora a poropressão total da amostra pode ser dada pela Equação 16.
Equação 16 – Poropressão Total