4.8 PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA E INTEMPERISMO

Para determinação dos parâmetros de coesão (c) e o ângulo de atrito (ϕ) adotou-se

ensaios triaxiais em detrimento ao cisalhamento direto, o qual possui como principal desvantagem a deficiência intrínseca, do ensaio, em não permitir a ruptura ao longo do plano mais fraco do corpo de prova sendo obrigado a romper ao longo do plano de separação da caixa de cisalhamento. Neste sentido escolheu-se o ensaio triaxial consolidado na condição não drenada CU com saturação por contrapressão.

Tendo como uma das vantagens deste ensaio a obtenção dos parâmetros c e ϕ por envoltórias de ruptura a tensões totais e efetivas em tempo hábil, garantindo saturação das amostras acima ou igual a 98% por contrapressão. Nos solos de clima tropical a

pontes de argila inclusive ao redor de grãos de areia (Cardoso, 1995). Os ciclos periódicos de molhagem e secagem promovem a dissolução ou redissolução de íons da fase coloidal dos solos que precipitam diante da secagem formando substâncias amorfas, óxidos e hidróxidos de Fe e Al ou carbonatos que atuam como cimento entre partículas e formam pontos de contato. Quando a ação dos cimentos por óxidos e hidróxidos de Fe e Al são intensificadas, os cimentos formam concreções (Vargas, 1977). Outra parcela de coesão é advinda da água adsorvida, que pode estar rigidamente ligada à superfície das partículas de argila coloidal. No entanto, Vargas (1977) comenta que essa força coesiva é pequena, porém não desprezível, tem a sua influência reduzida ou nula quando solo sofre intenso processo intempérico por meio das interações de íons livres na solução do solo. Nas figuras 4.133 e 4.135 são apresentadas as envoltórias do circulo de Mohr.

Figura 4.133 – Gráfico da envoltória a tensões totais amostra RQ8.

0 50 100 150 200 250 300 0 100 200 300 400 500 600 Te ns ã o de Cis a lh a m e nto (k Pa )

Tensão Normal (kPa)

49 kPa 147 kPa 294 kPa Envoltória

Figura 4.134 – Gráfico da envoltória a tensões efetivas amostra RQ8.

As tensões aplicadas foram de 49 a 294 kPa. Avaliando tensões iniciais de 100 kPa e final de 400 kPa, observou-se que os resultados de coesão efetiva apresentavam-se com valores tendendo a zero ou mesmo zero para solos coesivos. Tensões superiores a de pré-adensamento poderiam estar provocando a quebra brusca das microligações (Figuras 4.135 e 4.136).

Figura 4.135 – Gráfico da envoltória a tensões efetivas amostra AM3 profundidade de 0,9 a 1,3 m. 0 50 100 150 200 250 300 0 100 200 300 400 500 600 Te ns ã o de Cis a lh a m e nto (k Pa )

Tensão Normal (kPa)

49 kPa 147 kPa 294 kPa Envoltória y = 0,665x + 0,4536 R² = 0,9986 0 50 100 150 200 250 300 0 100 200 300 400 500 q ( kPa) p' (kPa)

Gráficos - q x p'

Figura 4.136 – Gráfico da envoltória a tensões efetivas amostra AM3 profundidade de 0,9 a 1,3 m.

Os valores de ϕ’ e ’ para tensões de 100 a 400 kPa foram de 41,6º e 0,60 KPa,

respectivamente (Figura 4.135). Entretanto, para tensões a cerca de 50 a 300 kPa os valores de ϕ’ e ’ obtidos foram de 31,3 º e 11 kPa respectivamente (Figura 4.136). Ambos os resultados consideram a conversão de envoltória q versus p’ para configuração do circulo de Mohr. Contudo, solos coesivos submetidos a tensões inadequadas, ou seja, superiores à tensão de pré-adensamento, tendem apresentar ângulos de atrito elevados e coesão de valor zero ou aproximado, subestimando o intercepto da reta de ruptura com o eixo da tensão desviadora.

A Tabela 4.13 apresenta valores de coesão e ângulo de atrito para solos retirados na profundidade de 0,10 a 0,50 m em conjunto com valores de Ki e Kr. Observa-se que a tensões totais a coesão tende a apresentar valores maiores que as tensões efetivas, excetuando a amostra RQ8. Por outro lado, os ângulos de atrito apresentam a tendência a valores maiores submetidos a tensões efetivas e valores menores a tensões totais.

Tabela 4.13 – Dados de Ki e Kr e parâmetros de resistência dos solos. y = 0,5201x + 9,7304 R² = 0,9897 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 200 250 300 350 400 q ( kP a) p' (kPa)

50 kPa 150 kPa 300 kPa Linear (AM3 tensões efetivas)

Amostra

Ki

Kr

c (kPa)

f(º)

c' (kPa)

f'(º)

RQ 1

1,43

0,84

29

11,9

20

28,4

RQ 8

0,76

0,46

18

13,1

21

27,6

AM5

1,44

1,12

34

8,2

1

41,3

Os dados de Ki e Kr da Tabela 4.13 apresentam a seguinte ordem crescente de intemperismo para Ki e Kr: RQ11, AM5, RQ1 e RQ8. A amostra RQ8 apresenta comportamento diferenciado para coesão nas tensões efetivas por conter micronódulos de goethita individualizados. Isso pode causar no processo de ruptura a rolagem desses nódulos e contato entre-si provocando certo aumento da tensão cisalhante pico.

Nos solos coesivos outra parcela de coesão pode advir da pressão capilar da água contida nos interstícios diante de um esforço de ruptura. Os meniscos capilares nos pontos de contato pressionam os grãos uns contra os outros pelo efeito da tensão superficial ao longo do contato da linha grão e filme de água. Nesse sentido para minimizar ou excluir esse efeito correlacionou-se a coesão das amostras de solo por meio da situação saturada em termos de tensões totais, garantindo maior efeito da parcela de coesão propiciada pelas ligações químicas entre partículas. Nesse contexto, pode-se avaliar a relação da influência intempérica no intercepto matemático da coesão (Figuras 4.137 a 4.138).

Cabe relatar que as amostras estão na profundidade de 0,10 a 0,50 m, excetuando a amostra RQ11 que apresenta camada superficial rica em matéria orgânica foi retirada na profundidade de 0,4 a 0,8 m.

Figura 4.138 – Gráfico da relação coesão obtida em tensões totais versus Kr. Observam-se correlações lineares positivas indicando aumento de coesão para amostras menos intemperizadas, ou seja, como a amostra RQ11 é um saprólito do metarritmito arenoso resistente e pouco intemperizado, o que pode ser verificado em ambos os índices de intemperismo Ki e Kr. Por outro lado, a amostra mais intemperizada RQ8 apresentando baixa resistência em relação às demais. Avaliando o R2 _{das correlação}

observam-se valores acima de 0,9 (Figuras 4.137 e 4.138).

Avaliando como o ângulo de atrito comporta-se diante dos índices de intemperismo Ki e Kr obteve-se também correlações lineares, porém negativas, sendo o inverso do comportamento obtido para o parâmetro coesão (Figuras 4.139 a 4.140).

Figura 4.139 – Gráfico da relação do ângulo de atrito obtido em tensões totais versus Ki.

Figura 4.140 – Gráfico da relação do ângulo de atrito obtido em tensões totais versus Kr.

Ressalta-se que o R2 _{no valor de 0,95 para Kr é melhor em relação a 0,78 para a}

correlação com Ki, sendo que ambos são satisfatórios. No entanto, a melhor relação para Kr é possivelmente pela influência do Fe, que pode estar aumentando a rugosidade da superfície mineral pelos amorfos e micronódulos, que podem estar atritando entre si quando entram em contato na rolagem pelo processo de ruptura.

Finalizando, observa-se que o intercepto matemático designado como coesão apresentou relação com intemperismo, como também o ângulo de atrito, indicando a influência dos agentes químicos no comportamento mecânico. Pode-se também entender que nos solos avaliados as tensões iniciais elevadas (acima de 50 kPa) podem conduzir a erros grosseiros na obtenção dos parâmetros de resistência. Possivelmente a esse erro encontram-se dados na literatura de solos coesivos com coesão zero ou muito próximo do valor zero inconsistentes com o intemperismo.

Após finalizar o capítulo de resultados apresentando e pré-discutindo alguns parâmetros mecânicos e seu comportamento diante do intemperismo, o próximo capítulo traz análise e discussão dos resultados de forma integrada, considerando aspectos mineralógicos, químicos e físicos na sequência de solos apresentados.

5- ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Os resultados das duas topossequências serão analisados e discutidos separadamente de forma a facilitar o entendimento das características básicas de cada uma relativas aos aspectos químicos, mineralógicos e físicos (granulometria e classificações MCT, TRB e SUCS). No entanto, os ensaios de curva característica, resistência à penetração e triaxiais, em ambas topossequências serão avaliadas em conjunto.