Estudo da resistência ao cisalhamento não saturada de um solo residual de sienito: Domo de Lages/SC

Abstract

A presente dissertação investiga a relação da resistência ao cisalhamento com as propriedades de retenção de água de solo residual compactado no estado não saturado. Foi utilizado um solo residual de Sienito encontrado na região do Domo de Lages/SC. Os ensaios de caracterização permitiram definir a curva granulométrica, os limites de Atterberg e a densidade dos grãos. Da curva de compactação, obtida com a energia do Proctor normal, foram escolhidos três pontos de estudo associados ao teor de umidade ótima, ramo seco e ramo úmido. Para estas três condições de moldagem foram determinadas as curvas de retenção de água e realizados ensaios de compressão simples com imposição de uma sucção inicial e de cisalhamento direto inundado. As curvas de retenção de água do solo foram realizadas com a utilização da técnica do papel filtro por contato, na qual, para cada ponto de estudo foram moldados corpos de prova posteriormente umedecidos até quase saturados e gradativamente secados de forma a apresentarem diferentes valores de sucção. Aos pontos experimentais destas curvas de retenção foram aplicados os ajustes propostos por Fredlund e Xing (1994). Juntamente com os resultados dos ensaios de cisalhamento direto inundados, foram definidos os interceptos de coesão para os três pontos de estudo. Dentre os interceptos de coesão, o da condição Ramo Seco apresentou menor resistência ao cisalhamento, em contrapartida, o Ramo Úmido forneceu maior valor de resistência ao cisalhamento para o mesmo valor de sucção. Os valores de resistência ao cisalhamento crescem no Ramo Seco até a 64 kPa que equivale a 24% na Umidade volumétrica, depois os valores tendem a diminuir. Na umidade ótima os valores de resistência ao cisalhamento chegam a 128kPa, correspondente a 24% de umidade volumétrica e depois apresenta tendência a estabilizar. Enquanto no Ramo Úmido, a resistência ao cisalhamento chega a valores de 141kPa, correspondente a 20% de umidade volumétrica e apresenta tendência a diminuir. Estes valores de sucção correspondem aproximadamente ao ponto de inflexão da curva de retenção. Foram aplicados três modelos para previsão da resistência ao cisalhamento: Vanapalli et al (1996), Khalili e Khabbaz (1998) e Vilar (2006). De modo geral, destaca-se que nenhum dos modelos aplicados foi capaz de descrever com eficiência o comportamento de resistência ao cisalhamento do solo estudado.

Abstract: This thesis investigates the link between shear strength and water retention properties of compacted residual soil in the unsaturated state. A residual syenite soil found in the Domo de Lages region, located in the Brazilian state of Santa Catarina, was used. The characterization tests allowed to define the particle size curve, the Atterberg limits and the grain density. From the compaction curve, obtained with the energy of the standard proctor, three study points were chosen, associated with the optimum moisture content, dry side and wet side. For these three molding conditions, the water retention curves were determined and simple compression tests were carried out with the imposition of an initial suction and direct flooded shear. The soil water retention curves were performed using the contact filter paper technique, and for each study point, specimens were molded and subsequently moistened until almost saturated and gradually dried in order to present different suction values. The adjustments proposed by Fredlund and Xing (1994) were applied to the experimental points of these retention curves. Together with the results of the direct flooding shear tests, the cohesion intercepts for the three study points were defined. Among the cohesion intercepts, the dry side condition presented lower shear strength, on the other hand, the Wet Side provided higher shear strength value for the same suction value. Shear strength values increase in dry side up to 64 kPa which equates to 24% in volumetric humidity, then the values tend to decrease. At optimum moisture, shear strength values reach 128kPa corresponding to 24% volumetric moisture and then tends to stabilize. In the Wet Side, the shear strength reaches values of 141kPa corresponding to 20% of the volumetric humidity and shows a tendency to decrease. These suction values approximately correspond to the inflection point of the retention curve. Three models were applied to predict the shear strength: Vanapalli et al (1996), Khalili and Khabbaz (1998) and Vilar (2006). In general, none of the applied models were able to efficiently describe the shear strength behavior of the studied soil.