Realização do Ensaio

O ensaio triaxial é composto por três fases: fase de saturação, fase de consolidação e fase de corte. Como é natural, a fase de consolidação só existe nos ensaios consolidados e é sempre drenada. A fase de corte é drenada nos casos em que o ensaio é drenado.

A fase de saturação é obrigatória em ensaios saturados. Dada a dificuldade em realizar ensaios não saturados pois não existem medidores de sucção no laboratório de geotecnia do Instituto Superior Técnico (IST) e são necessários para a interpretação dos resultados, no presente trabalho apenas se fizeram ensaios saturados. O solo tem que estar totalmente saturado (ou com grau de saturação superior a 95%) de modo a garantir que a presença de bolhas de ar não afecte os resultados. A saturação foi conseguida através da imposição de uma contrapressão (aplicação de uma pressão de água no interior do provete) e de uma pressão na câmara com recurso ao controlado GDS. A verificação da saturação foi realizada através da medição do parâmetro de Skempton (Skempton, 1954) pois este parâmetro é semelhante ao grau de saturação para valores superiores a 90%. Na Eq. 4.15 encontra-se a expressão de Skempton, onde e são os parâmetros de Skempton, é a variação de

pressão intersticial e e são as variações de tensão vertical e de confinamento, respectivamente.

( )

O parâmetro pode ser medido através da medição da variação da pressão intersticial causada pela aplicação de uma pequena variação de pressão de confinamento ( ), de acordo com a Eq. 4.16, sendo que, para o solo estar completamente saturado, a variação da pressão intersticial medida tem que ser igual à variação da pressão de confinamento.

Deste modo, no caso em que o provete está completamente saturado, toda a variação de tensão no solo deve ser absorvida pelo estado líquido, de tal modo que e toma o valor unitário.

É de salientar que esta fase é muito demorada já que depende da permeabilidade do solo.

Deve-se ainda ter cuidado para que, durante a saturação da amostra, o valor da pressão aplicada no interior do provete (contrapressão) não seja superior à pressão de confinamento aplicada na câmara já que isso pode levar à sua destruição.

Após a saturação da amostra (valor de de Skempton superior ou igual a 0,95) procedeu-se à consolidação isotrópica das amostras de um e do outro lado da curva de compactação para três tensões efectivas diferentes, conforme será referido na apresentação dos resultados.

O objectivo desta fase consiste em definir o estado de tensão inicial do solo em termos de tensões efectivas. Uma vez que o solo está completamente saturado, assegura-se que a tensão aplicada (tensão total) é também a tensão efectiva já que é permitida a drenagem de água, logo dissipando-se o excesso de pressão intersticial (as pressões intersticiais são medidas com células de pressão colocadas numa das válvulas de drenagem). Quando o excesso de pressão intersticial se anula a fase de consolidação está completa.

O facto de se consolidarem três provetes com tensões efectivas diferentes tem como objectivo obter três círculos de Mohr com a respectiva envolvente Mohr-Coulomb e o consequente ângulo de resistência ao corte efectivo ( ). Procurou-se aplicar as mesmas tensões de consolidação para os provetes compactados do lado seco e do lado húmido mas os valores finais divergiram um pouco devido a problemas técnicos com o equipamento.

Relativamente ao corte, nesta fase a pressão na câmara deve ser mantida constante à medida que vão sendo aplicados à amostra incrementos de carga axial até atingir a rotura. A aplicação do corte faz-se por controlo da deformação, impondo-se uma taxa de deformação constante no

tempo (no presente trabalho a velocidade de deformação foi 0,025mm/min). Como se referiu, efectuou-se um ensaio triaxial não drenado pelo que as tensões medidas directamente são totais. No entanto, como existe registo das pressões intersticiais, pelo princípio das tensões efectivas (estamos no caso saturado logo é válido) podem-se determinar as tensões efectivas.

A força aplicada na fase de corte para produzir a tensão axial é medida através de uma célula de carga instalada dentro da câmara entre o êmbolo e o solo e teve de ser convertida em tensão através da divisão da força aplicada pela área da superfície de corte. Esta superfície de corte, como se percebe, não é constante ao longo do ensaio uma vez que o provete se deforma apesar de manter o volume constante (ensaio não drenado). Como se observa na Figura 4.51, a rotura do solo analisado é dúctil (este aspecto será analisado no ponto seguinte) e dá-se um aumento do diâmetro da amostra que, como é óbvio, implica que a força aplica se distribua por uma área maior, ou seja, permite ao provete absorver mais carga. Deste modo, surge a necessidade de corrigir a área para o cálculo correcto da tensão vertical.

No corte são medidos dois tipos de deformações: axiais, , com recurso a um LVDT e volumétricas, ( = 2 ) através da medição da variação do volume do provete. Esta variação de volume seria igual à variação de volume da água da câmara (medida pelo GDS) caso não existissem perdas, bolhas de ar, etc. e após descontar a variação de volume da câmara sob pressão.

De acordo com a teoria, as deformações volumétricas durante o corte devem ser nulas pois este é efectuado em condições não drenadas. Deste modo, o valor das deformações radiais ( ) é igual a metade das deformações axiais ( ). Obtém-se assim o acréscimo de diâmetro que a amostra sofre no ensaio. Analisando a Figura 4.51 é possível observar o fenómeno de deformação radial típico das amostras com rotura dúctil.

Figura 4.51 – Provete de solo após um ensaio triaxial consolidado não drenado

Na apresentação dos resultados será apresentada uma figura relativa a um ensaio triaxial consolidado não drenado, em que serão sobrepostos na trajectória ( , ) os resultados de um ensaio em que não se corrige a área da superfície de corte e outro em que se corrige.