EXPLORAÇÃO DO SUBSOLO

1.0 - Introdução

Qualquer obra de engenharia civil, por mais simples que seja, só pode ser convenientemente projetada depois de um adequado conhecimento do terreno (subsolo) no local em que vai ser implantada. No caso de obras nas quais os solos ou rochas são utilizados como materiais de construção, como nas barragens, aterros, etc, torna-se também necessário conhecer o subsolo das áreas que servirão de jazidas ou empréstimos para estas obras.

O planejamento para uma exploração do subsolo visando obter informações e características de um terreno deverá ser função de alguns importantes fatores que serão comentados mais adiante.

O conhecimento adequado das condições do subsolo do local onde deverá ser executada a obra é fator essencial para que o engenheiro de projeto possa desenvolver alternativas que levem a soluções tecnicamente seguras e economicamente viáveis. O conhecimento das condições do subsolo deve vir de um planejado programa de investigação de forma a prover de dados, tanto o projetista quanto o construtor, no momento que deles necessitarem.

Um programa de investigação deve levar em consideração a importância e o tipo da obra, bem como a natureza do subsolo. Assim, a construção de um metro de uma barragem necessita de um conhecimento mais minucioso do subsolo do que aquele necessário a construção de uma residência térrea. Solos que apresentam características peculiares de comportamento, como colapso, alta compressibilidade, elevada sensibilidade, e outras exigem cuidados e técnicas diferentes das utilizadas em solos com comportamento típico.

Um programa de investigação deve fornecer várias informações do subsolo, dentre as mais importantes pode-se considerar:

• Espessura e dimensões em planta de cada camada para a profundidade de interesse do projeto, além da caracterização de cada camada através de observações locais ou de resultados de laboratório.

• Profundidade do topo da camada rochosa ou do material impenetrável ao amostrador. No caso da rocha, o tipo e suas condições geológicas.

• Existência de água com a respectiva posição do nível d’água no período da investigação e, se possível, sua variação durante o ano. Se for o caso indicar a existência de pressões artesianas.

• As propriedades do solo ou da rocha, tais como, permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento. Nem sempre os projetos necessitarão de todas estas informações, enquanto que para certos projetos específicos, alguns dados não relacionados acima poderão ser necessários.

2.0 – Ensaios de laboratório

2.1 - Características Gerais:

Necessitam de amostras indeformadas Seus resultados são diversos e buscam simular a situação de campo Devem ser usados para validar os modelos matemáticos adotados nas

análises de geotecnia. Usam procedimentos padronizados. Vantagens:

Condições de contorno bem definidas Condições de drenagem totalmente controladas Trajetórias de tensão bem definidas, impostas ou observadas (limitado) Deformação e velocidade de drenagem controlados. O solo e as características físicas identificadas.

Desvantagens: Em solos argilosos existe perturbação da amostra. Em solos granulares geralmente não é possível uma amostragem não

deformada. O volume ensaiado é geralmente pequeno em relação às características da

obra. Podem demandar muito tempo de análise e execução, com custos

elevados para a obra.

2.2 – Classificações de amostras

2.2.1 - Não representativas

São aquelas em que devido ao próprio processo de extração foram removidos ou trocados alguns constituintes do solo “in situ”. Entre elas incluem-se as "amostras lavadas", colhidas durante o processo de perfuração por circulação de água nas sondagens à percussão.

2.2.2 - Representativas: indeformadas e deformadas

São aquelas que conservam todos os constituintes minerais do solo “in situ” e se possível, seu teor de umidade natural, entretanto, sua estrutura foi perturbada pelo processo de extração. Nesta categoria incluem-se as amostras colhidas a trado e as amostras do barrilete padrão de sondagens à percussão.

2.2.2.1 - Indeformadas

Além de representativas, as amostras indeformadas conservam ao máximo a estrutura dos grãos e, portanto, as características de massa específica e nulidade natural do solo in situ.

A viabilidade técnica e econômica da retirada de amostras indeformadas é função da natureza do solo a ser amostrado, da profundidade em que se encontra e da presença do nível d'água. Esses fatores determinam o tipo de amostrador e os recursos a utilizar. Algumas formações apresentam maiores dificuldades que outras no processo de extração de amostras indeformadas.

A seguir alguns solos típicos em ordem crescente de dificuldade de obtenção de amostras indeformadas e preservação das propriedades:

• Solos predominantemente argilosos de baixa consistência;

• Siltes argilosos de fraca compacidade;

• Solos argilosos de consistência acima da média;

• Solos residuais argilo-siltosos;

• Solos predominantemente arenosos;

• Areias puras;

• Areias com pedregulhos;

• Pedregulhos.

As amostras indeformadas merecem cuidados especiais tais como:

• Manipulações cuidadosas, evitando-se impactos e vibrações;

• Parafina logo após a extração evitando a exposição ao sol;

• Conservação cm câmara úmida;

• Evitar armazenamento por período demasiadamente longo.

Este tipo de amostra deverá ser representativo do solo quanto as composições granulométrica e mineralógica, teor de umidade e estrutura. Alguns cuidados deverão ser tomados para se evitar a perda d’água e alteração estrutural durante a retirada, o transporte e o manuseio da amostra no laboratório. A retirada de uma amostra indeformada pode ser feita de duas maneiras: manualmente ou através de amostradores de parede fina.

A amostragem manual, geralmente realizada à superfície do terreno ou no interior de um poço e acima do nível d'água, é feita coletando-se uma amostra em forma de bloco cúbico ou cilíndrico. O serviço de abertura do poço deve ser interrompido cerca de 10 cm acima da cota de topo de bloco a partir do qual o trabalho deverá ser realizado por pessoa afeita a esta técnica de amostragem.

A utilização de um molde metálico de lado ou diâmetro da ordem de 30cm, respectivamente de forma quadrada ou cilíndrica, servirá de revestimento proteção ao bloco durante a amostragem. O molde deverá entrar justo, porém, sem cortar as suas paredes. Após a cravação total do molde, deverá ser aplicada uma primeira camada de parafina no topo do bloco e colocada uma etiqueta contendo informações sobre a localização da amostra. Após o acerto da base, aplica-se uma primeira camada de parafina nesta superfície. A seguir, o molde será retirado e as paredes laterais do bloco deverão também receber uma camada de parafina para manter o teor de umidade de campo por um bom período.

A parafina preserva o teor de umidade do solo mas não satisfaz quanto a manutenção da estrutura. Para que se possa preservar a estrutura é necessário que após a primeira camada de parafina, o bloco seja revestido com um tecido poroso, tipo tela ou estopa, aplicando-se a seguir nova camada de parafina. Tomados estes cuidados, o bloco está preparado para ser enviado ao laboratório, devendo-se providenciar um bom acondicionamento, caso a distância de transporte seja grande. Durante o manuseio do bloco no laboratório para a retirada dos corpos de prova deve ser tomado cuidado quando da remoção do tecido para evitar quebra da estrutura e manter o bloco sempre parafinado para não se perder umidade. No laboratório, o bloco deverá ser colocado em uma câmara úmida, que deverá manter uma umidade relativamente do ar próxima a 100 %.

O comprimento da amostra obtida, nem sempre será igual ao comprimento cravado do amostrador, sendo a situação mais comum a da amostra sofrer um encurtamento em face da folga interna não ter sido suficiente para anular a expansão lateral do solo. Um aumento na folga interna diminuirá o atrito possibilitando a obtenção de amostras com um comprimento mais próximo do cravado, porém aumentando o risco de perda da amostra durante a retirada do tubo por falta de sustentação. Às vezes pode ocorrer também uma expansão na direção vertical resultando uma amostra com um comprimento maior do que o cravado. Desde que, a percentagem de recuperação esteja entre 95 e 100%, a amostra obtida é considerada indeformada.

O amostrador de parede fina mais antigo, foi introduzido por Mohr em 1936, sendo conhecido por Shelby, que é o nome comercial do tubo inicialmente usado na construção do amostrador, e tem um diâmetro de 50 mm para ser introduzido no furo da sondagem de simples reconhecimento. Alguns outros detalhes, além dos já descritos, tais como existências de uma janela e uma válvula de alívio na parte superior completam o amostrador de parede fina. A função de ambos é a de permitir a saída de água de dentro do tubo durante a cravação e diminuir a pressão hidrostática aplicada ao topo da amostra durante a retirada do amostrador.

O comprimento do amostrador depende do tipo de solo e do diâmetro desejado da amostra, devendo-se esperar que para um mesmo solo diâmetro maior implica em comprimento menor da amostra. Diferentes tipos de amostradores de parede fina foram desenvolvidos a partir do Shelby e apresentando vantagens em relação a este. Assim, os amostradores de pistão que permitem obter amostras com Rc = 100%, o amostrador sueco que permite uma amostragem continua do terreno devido a um dispositivo que elimina o atrito amostrador-solo, o amostrador Bishop para areias submersas e outros que estão descritos com detalhes em (Hvorslev, 1949; Mori, 1979; Nogueira, 1977).

Os amostradores de parede fina são utilizados em solos de baixa densidade, acima ou abaixo do nível d’água e devem ser cravadas com dispositivo que mantenha um movimento contínuo e rápido, condições necessárias para a obtenção de uma amostra indeformada de boa qualidade. A cravação poderá ser feita usando um macaco hidráulico ou uma talha manual ou elétrica sendo este último preferível por se conseguir uma penetração constante a uma velocidade

menor e obter amostra maior e de qualidade superior àquelas obtidas usando-se um macaco hidráulico.

Para solos densos, poderá ser usado o amostrador Denison que penetra no solo cortando-o através de uma sapata e que tem um sistema de suporte da amostra que impede a perda durante a retirada do amostrador. As amostras obtidas com amostradores serão encaminhadas dentro do tubo, tornando-se os mesmos cuidados na impermeabilização do topo e da base, para manutenção do teor de umidade e na embalagem dos tubos, para garantir a indeformabilidade da amostra.

Quando da execução de um programa de amostragem para ensaios de laboratório, é preciso que se tenha em mente, o número e os diferentes ensaios que deverão ser feitos, para se dimensionar a massa de solo deformado e a quantidade de blocos ou tubos a serem retirados. É sempre bom lembrar, que e preferível sobrar material no laboratório o que se fazer nova amostragem o que nem sempre é possível devido ao andamento da obra; por outro lado, um excesso de amostras provocará um aumento no custo para o cliente, o que também não e desejável. Por estes dois motivos, um dimensionamento criterioso das amostras, deverá ser feito pelo engenheiro.

2.2.2.2 - Deformadas

Este tipo de amostra deverá ser representativo do solo tanto na composição granulométrica como na mineral, não devendo conter vegetação ou qualquer outro elemento estranho ao solo. É utilizada nos ensaios de caracterização do solo (granulometria, limites de consistência, massa específica dos sólidos e testes de identificação), para determinar os parâmetros de compactação e para a moldagem de corpos de prova, sob determinadas condições de grau de compactação e teor de umidade, para os ensaios de permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento.

A retirada de uma amostra deformada não exige ferramenta especial. Pode ser recolhida de diversas formas: manualmente com o auxílio de pás, enxadas, coleta mais profunda com o auxílio de trados ou de amostradores de paredes grossas, bipartidos ou não, cravados dinamicamente no solo, ou ainda pelo processo de circulação de água, que consiste na introdução de água sob pressão no interior de uma tubulação que tem em sua extremidade inferior uma ferramenta de corte, denominada trépano. O jato d’água e as batidas do trépano contra o solo provocarão a sua desagregação e a lama formada retornará a superfície externamente a haste sendo recolhida em um deposito. A identificação visual e táctil do solo deverá ser feita no instante em que a lama chega ao reservatório. Embora este processo não permita a obtenção de amostras de boa qualidade, poderá ser usado sempre que não se conseguir amostras por um dos outros processos.

2.3 – Discretização dos Ensaios

2.3.1 - Limite de liquidez e o limite de plasticidade

Limites de liquidez NBR-6459

É a quantidade de umidade do solo, onde o mesmo muda do estado líquido para o estado plástico, ou seja, perde a sua capacidade de fluir.

Limites de plasticidade NBR-7180

É o teor de umidade no qual o solo começa a se fraturar, quando se tenta moldar com ele um cilindro de 3mm de diâmetro e aproximadamente da largura da mão (10 cm) - MB-31.

Procedimentos segundo a NBR 6459/94 – Limite de Liquidez

1. Coloca-se parte da amostra de solo no recipiente de porcelana e aos poucos adiciona-se água a fim de se obter uma perfeita homogeneização da mistura, que deverá apresentar-se como uma massa plástica.

2. Passa-se para a concha do aparelho de Casagrande, uma certa quantidade dessa massa plástica de solo, espalhando-a, de modo que a mesma ocupe aproximadamente 2/3 da superfície as concha.

3. Alisa-se com a espátula a massa de solo, até que esta se apresente aproximadamente com 1 cm de espessura máxima (parte central da concha). È importante salientar que é necessário se empregar o menor número possível de passadas da espátula para evitar formação de bolhas de ar no interior da massa.

4. Faz-se com o cinzel uma ranhura no meio da massa de solo, segundo o plano de simetria do aparelho de Casagrande e no sentido de maior comprimento do aparelho.

5. Gira-se a manivela a uma velocidade de duas voltas por segundo, contando o número de golpes até que se constate o fechamento da ranhura num comprimento de 1.2 cm, quando se deve parar a operação.

6. Retira-se uma pequena quantidade de material no local onde as bordas da ranhura de tocaram para a determinação da umidade.

7. Tranfere-se o material de volta ao recipiente de porcelana, adiciona-se mais um pouco d’água e repete-se o processo por mais quatro vezes, no mínimo.

8. Objetiva-se neste procedimento obter massas de solo com consistências que permitam pelo menos uma determinação do número de golpes em cada um dos intervalos de nº. de golpes: 25 – 35, 20 – 30 e 15 – 25.

Procedimentos segundo a NBR 7180/94 – Limite de Plasticidade

1. Coloca-se parte da amostra de solo no recipiente de porcelana e adiciona-se água até se obter uma massa bem homogeneizada, misturando-a continuamente com a espátula.

2. Com a pasta de solo obtida, molda-se uma pequena quantidade da massa em forma elipsoidal, rolando-a sobre a placa de vidro, com pressão suficiente da mão para lhe dar a forma de cilindro, até que fissure em pequenos fragmentos quando esta massa cilíndrica atingir dimensões de 3 mm de diâmetro e 10 cm de comprimento.

3. Ao se fragmentar o cilindro, coletam-se alguns fragmentos fissurados desta massa de solo para a determinação da umidade.

4. Repete-se o processo, no mínimo por mais quatro vezes, até que se obtenham três valores que não difiram da respectiva média em mais de 5%.

2.3.2 - Ensaios de corte correntes

A caracterização mecânica é feita habitualmente recorrendo a ensaios de corte directo (em caixa de corte) ou a ensaios triaxiais em condições de simetria radial. Nos solos finos (saturados) de elevada compressibilidade, é usual realizar se ensaios de compressão unidimensional em edómetro para analizar o fenómeno da consolidação (primária e secundária).

Descrevem-se seguidamente, de forma sumária, os ensaios de corte correntes que visam essencialmente a obtenção dos parâmetros de resistência dos solos.

Ensaio de corte directo (caixa de corte)

A caixa de corte é talvez o mais comum na prática, e é particularmente apropriado para analisarsituações em que a rotura é localizada desenvolvendo-se em bandas de corte de reduzidaespessura, em estado plano de deformação.

A caixa de corte é constituída basicamente por duas meias-caixas metálicas. O solo é colocadona caixa e provoca-se o deslocamento relativo entre as duas meias-caixas. Deste modo, a superfície de rotura é imposta e tem de processar-se ao longo de um plano horizontal. O ensaio é realizado, em geral, sob condições de deslocamento (deformação) controlado, porque deste modo é possível obter a resistência de pico e de rotura do solo. Considera-se que é atingida a rotura quando o solo não consegue resistir a qualquer acréscimo de carga horizontal.

Neste ensaio medem-se os deslocamentos horizontal e vertical através de transdutores LVDT e as forças horizontal e vertical recorrendo a células de carga. Neste ensaio, é difícil (ou mesmo impossível) de calcular, com rigor, as tensões e deformações a partir das grandezas medidas. A distribuição de tensões no plano de corte não é uniforme e desconhecem-se as dimensões da zona de rotura, pelo que as deformações não podem ser determinadas. Na prática, consideram-se simplificadamente as tensões médias instaladas na superfície de rotura (dividindo as forças normal e tangencial pela área transversal do provete). Normalmente, fazem-se três ou mais ensaios, cada um com uma determinada força vertical constante e determina-se a resistência (de pico e de rotura) associada a cada um destes ensaios. A interpretação dos resultados permite traçar as envolventes em termos de estado de pico ou estado de rotura do solo.

Ensaio triaxial corrente (simetria radial)

O ensaio triaxial corrente é utilizado fundamentalmente para caracterizar a resistência dos solos. Quando munido de instrumentos de medição interna de precisão permite caracterizar também a rigidez dos solos.

No ensaio triaxial corrente uma amostra de solo cilíndrica (geralmente com uma relação altura/diâmetro igual a 2) é colocada dentro de uma câmara cheia de água desareada. A amostra é isolada por uma membrana impermeável à água e as tensões radiais são aplicadas elevando a pressão da água na câmara. O ensaio é conduzido sob condições de deformação axial controlada e a força vertical (deviatórica) é medida através de uma célula de carga submersível.

As tensões aplicadas no ensaio: axial e radial são tensões principais, por imposição, ou seja, não há rotação das tensões principais durante o corte. O equipamento permite controlar de forma independente as tensões ou as deformações axial e radial. Além disso, permite ainda efectuar ensaios em condições drenadas ou não drenadas. As modalidades de ensaios mais frequentes são:

Ensaio não consolidado não drenado (UU) - constitui um caso particular deste ensaio o ensaio de compressão simples (uniaxial ou não confinado - UC) em que não é aplicada qualquer tensão lateral. No ensaio (UU), submete-se a amostra com as válvulas de drenagem sempre fechadas a uma pressão lateral e aumenta-se, de seguida, a tensão axial até à rotura. Este ensaio permite obter a resistência não drenada do solo (cu ou cuu).

Ensaio consolidado não drenado (CU) - O ensaio é conduzido em duas fases. Numa primeira fase o solo é consolidado para um determinado estado de tensão (isotrópico ou anisotrópico). As válvulas de drenagem estão abertas de modo a permitir a dissipação do excesso de pressão intersticial gerado. Na segunda fase (fase de corte), com as válvulas de drenagem fechadas o provete é levado à rotura, por variação das tensões ou das deformações impostas. Nesta fase geram-se variações da pressão intersticial que podem ser medidas através de um transdutor de pressão. Este ensaio permite obter a envolvente em tensões totais e em tensões efectivas caracterizada pelos respectivos parâmetros (ccu e φcu) e (c'cu e φ'cu), respectivamente. Admite-se que c'=c'cu e φ'=φ'cu.

Ensaio consolidado drenado (CD) - O ensaio é semelhante ao anterior com a diferença de que se garante excesso de pressão intersticial nula na fase de corte. Este ensaio permite obter a envolvente em tensões efectivas caracterizada pelos parâmetros (c'cd e φ'cd). Admite-se que c'=c'cd e φ'=φ'cd.

No ensaio triaxial tradicional medem-se a força vertical, a pressão da água na câmara, a variação do volume de água na câmara (e, por via indirecta, calcula-se a variação de volume do provete), o deslocamento vertical no topo do provete e a pressão da água intersticial no solo. Estas medições permitem caracterizar adequadamente o estado de tensão no solo e por conseguinte, avaliar adequadamente a resistência do solo. No que respeita às deformações, estudos recentes, mostram, efectivamente, que os métodos de medição externa no ensaio triaxial tradicional garantem leituras fiáveis para deformações da ordem de 10-2.

2.3.3 - O ensaio CBR

Consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa mistura padrão de brita estabilizada granulometricamente. Essa relação é expressa em porcentagem.

O ensaio pode ser realizado de duas formas:

– moldando-se um corpo de prova com teor de umidade próximo ao ótimo (determinado previamente em ensaio de compactação)

– moldando-se corpos de prova para o ensaio de compactação (em teores de umidade crescentes), com posterior ensaio de penetração desses mesmos corpos de prova, obtendo-se simultaneamente os parâmetros de compactação e os valores de CBR.

Energias de compactação para o ensaio CBR

Cilindro grande: diâmetro = 152 mm; altura total = 177,8 mm; disco espaçador com altura = 50,8

Procedimento

Ensaio de um corpo de prova, na umidade ótima:– Moldagem do corpo de prova:

• No dia anterior à moldagem, retirar duas amostras do solo acondicionado em saco plástico. As amostras devem ser colhidas em cápsulas de alumínio, pesadas e levadas à estufa;

• No dia do ensaio, inicialmente deve-se determinar o teor de umidade em que o solo se encontra, pesando-se as amostras secas;

• Calcular a quantidade de água a se acrescentar, para que o solo atinja a umidade ótima;

• Para realização do ensaio na energia normal, a compactação deve ser realizada em cinco camadas, com 36 golpes do soquete pequeno por camada, de modo a se obter uma altura total de 12,7 cm;

• Antes da compactação da primeira e da última camada devem ser retiradas amostras do solo, para determinação do teor de umidade em que foi realizada a compactação;

• Terminada a compactação, retirar o colar, rasar a amostra pela borda superior do cilindro de compactação, retirar a base circular e o disco espaçador e pesar o conjunto cilindro + amostra compactada.

– Determinação da expansão:

• O cilindro contendo a amostra compactada deve ser fixado à base circular, deixando-se o espaço deixado pelo disco espaçador na parte superior;

• Colocar sobrecarga;

• Adaptar tripé com extensômetro;

• Imergir o conjunto em água, por quatro dias;

• Nível da água deve ficar 1 cm acima do bordo superior do cilindro;

• O extensômetro e a haste do disco perfurado devem ser ajustados de tal maneira que a leitura inicial seja de 1,00 mm, para que possa ser acusada retração, caso ocorra;

• Após 4 dias, realizar a leitura final da expansão.

Ensaio de Penetração

– Recolocar os anéis de sobrecarga no cilindro contendo o corpo de prova;

– Levar o conjunto para o prato da prensa e centralizar, de modo que o eixo da prensa caia perfeitamente no centro dos orifícios dos anéis de sobrecarga;

– Deslocar o pistão e o prato da prensa, de modo que a ponta do pistão toque a superfície do corpo de prova e faça sobre este uma pressão equivalente à carga total de 5 Kgf;

– Ajustar o extensômetro para medida do deslocamento, com leitura inicial igual a zero e mantendo-se a haste do extensômetro na vertical;

– Realizar a penetração com velocidade de 1,25 mm/min;

– Efetuar leituras de deformação do anel, que forneçam as cargas correspondentes às penetrações de 0,63; 1,25; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 e 12,5 mm;

– Curva de penetração:

– Com os valores de carga e penetração, pode-se traçar uma curva, colocando-se no eixo das ordenadas os valores de carga (Kgf) e no eixo das abscissas, os valores de penetração (mm).

Cálculo do CBR

– O índice de suporte Califórnia (CBR), em porcentagem, para cada corpo de prova, é obtido pela fórmula:

– Adota-se para o índice CBR o maior dos valores obtidos para as penetrações de 0,1” (2,5 mm) e 0,2” (5,0 mm)

2.3.4 – Ensaio de permeabilidade

O coeficiente de permeabilidade é a grandeza que mede a facilidade com que um fluído escoa através de um meio poroso. Seu valor depende da viscosidade do fluído, do índice de vazios, do grau de saturação, do tamanho e da forma das partículas, etc. Sua determinação baseia-se na lei de Darcy para escoamento laminar, segundo a qual a velocidade de percolação é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico, e pode ser feita em laboratório por permeâmetros (carga constante ou carga variável). O conhecimento do coeficiente de permeabilidade é importante em problemas de drenagem, percolação, rebaixamento de nível d’água, recalques, etc.

2.3.4.1 - Objetivo

Proceder a realização do ensaio de permeabilidade através dos permeâmetros de carga constante e carga variável em corpos de prova deformados de solos para a obtenção do coeficiente de permeabilidade.

2.3.4.2 - Equipamentos

Peneira Nº.4, Balança, Permeâmetros, Destilador e Deaerador de água, Bureta, Termômetro, Proveta, Reservatório de água com extravasor, Argila plástica para vedação, Tela de arame com malha de 2,0mm, Anéis plásticos, etc.

2.3.4.3 - Preparação do Corpo de Prova

- Realiza-se o ensaio de compactação para a obtenção da curva de compactação do solo ensaiado

- Compacta-se o corpo de prova na umidade desejada (em geral a umidade ótima).

2.3.4.4 - Procedimento do Ensaio

- Transfere-se o c.p. para o cilindro do ensaio de permeabilidade, colocando-se sobre a pedra porosa do cilindro uma camada de areia grossa e a tela metálica. Instala-se um anel plástico sobre a porção do material que ficará em contato com a argila impermeável;

- Sobre a tela assenta-se o c.p., preenche-se o espaço ao seu redor com a argila plástica compactando-se as juntas para não deixar caminhos para a passagem da água entre as paredes do permeâmetro e o c.p.;

- Coloca-se um anel plástico sobre a argila e preenche-se o restante do cilindro com areia grossa;

- Concluída a montagem do permeâmetro, procede-se à saturação no sentido base-topo para facilitar a saída do ar dos vazios do solo até que saia água no topo do aparelho;

- Faz-se fluxo no sentido topo-base e efetuam-se algumas leituras de cargas e seus tempos correspondentes, bem como anotações da temperatura da água (Carga Variável);

- Mantém-se o nível d’água do reservatório constante (água saindo pelo extravasor) e nota-se o intervalo de tempo para que 50 cm3 escoem através do solo para dentro da proveta. Repete-se o processo para diferentes alturas do nível da água, anotando-se sempre a temperatura (Carga Constante).

2.3.4.5 - Cálculos

- Permeâmetro de carga constante k = V . L/t . h . A, onde: k – coeficiente de permeabilidade (cm/s); V – volume de água percolada (cm3); L – altura do c.p. (cm); t – tempo decorrido (s); h – carga hidráulica (cm); A – área do c.p.(cm2).

- Permeâmetro de carga constante k = 2,3 (a . L)/(A . t) . log (h1/h2), onde: a – área da bureta (cm2); L – altura do c.p. (cm); A – área do c.p.(cm2); h1 e h2 – carga hidráulica (cm); t – intervalo de tempo entre a ocorrência das cargas (s).

- Correção para a temperatura – A variação da viscosidade da água com temperatura requer uma correção do valor do k obtido, para a padronização à temperatura de 20ºC: k20 = k . C, onde: k20 coeficiente de permeabilidade a 20ºC; k coeficiente de permeabilidade à temperatura do ensaio; C fator de correção.

2.3.4.6 - Resultados

O valor do coeficiente de permeabilidade será a média aritmética dos valores obtidos no mesmo ensaio.

2.3.5 - Ensaio de cisalhamento direto

O ensaio de cisalhamento direto foi desenvolvido basicamente para a determinação da resistência ao corte de um corpo de prova de solo, de forma prismática e seção quadrada ou circular e de pequena espessura.

Este ensaio é geralmente drenado e é mais aplicado ao estudo da resistência ao cisalhamento de solos com estratificações ou xistosidades definidas, ou quando se quer avaliar a resistência entre contactos de diferentes materiais.

2.3.5.1- Objetivo

Executar o ensaio de cisalhamento direto utilizando-se de uma caixa de seção quadrada para se obter, através da interpretação de uma envoltória linear, os valores de ângulo de atrito interno do solo e do intercepto coesivo.

2.3.5.2 - Equipamentos

- Caixa bipartida dotada de placas dentadas e perfuradas, pedras porosas de topo e base e quepe para transmissão de carga; - Molde do corpo de prova; - Prensa equipada com motor e sistema de transmissão de carga (pendural); - Extensômetros mecânicos ou transdutores elétricos de deslocamento; - Anel de carga ou célula de carga elétrica.

2.3.5.3 - Preparação do Corpo de Prova

O corpo de prova a ser ensaiado pode ser de solo compactado ou talhado de uma amostra indeformada.

- Compactar o corpo de prova (c.p.) nas mesmas condições de densidade e umidade especificados, nas mesmas dimensões do molde, ou no próprio molde (c.p. compactado);

- Recolher o material não utilizado ou sobrado da talhagem para a determinação da umidade;

- Talhar o corpo de prova do “bloco indeformado” empurrando aos poucos o molde metálico para baixo até que a seção quadrada (ou circular) seja obtida. O corpo de prova deve preencher o volume do molde;

- Pesar o corpo de prova juntamente com o molde metálico;

- Transferir o corpo de prova do molde para a caixa de cisalhamento;

- Recolher parte do material sobrado da talhagem para a determinação de umidade;

2.3.5.4 - Procedimento do Ensaio

- Instalar na prensa a caixa de cisalhamento contendo o corpo de prova entre as pedras porosas e placas dentadas, de tal maneira que o c.p. fique no meio, entre as partes inferior e superior da caixa;

- Colocar o pendural para aplicação da tensão vertical e ajustar o extensômetro vertical para dar início a fase de adensamento do ensaio lento (drenado), por exemplo;

- Aplicar o carregamento (através de pesos) previamente definido e iniciar as leituras de deformação do c.p.. Quando as deformações se estabilizarem é dado por concluído esta fase;

- O início do cisalhamento se dará após os ajustes do extensômetro horizontal e do sensor (anel ou célula de carga) que irá medir a força cisalhante desenvolvida durante o ensaio.

2.3.5.5 - Cálculos

- Deformação cisalhante específica: εhi = lhi/L ; lhi - leitura horizontal; L - lado do c.p.

- Variação de volume do c.p.: ∆vi = lvi.A

- Força cisalhante: Ti= K.lmi ; lmi - leitura do anel ; K - constante do anel

- Tensão cisalhante: τi = Ti/A ; A - área do c.p.

- Tensão normal aplicada: σ = N/A ; N - Carga normal

2.3.5.6 - Resultados

Traçar a curva de desenvolvimento do ensaio com os valores de τi e εi de onde normalmente é tirado o valor máximo da tensão cisalhante.

Efetuar o gráfico de variação de volume ∆vi em função da deformação específica εi.

Repetir o ensaio pelo menos em mais dois novos corpos de prova com tensões normais diferentes; ajustar uma reta pelos pontos τi x σ interpretando assim a envoltória de resistência dos ensaios executados, a partir da qual são determinados os valores do ângulo de atrito interno e o intercepto coesivo.

2.4 – Outros Ensaios

Pode-se citar ainda diversos outros ensaios laboratoriais, dentre eles:

Análise Granulométrica por Peneiramento Análise Granulométrica por Sedimentação Azul de Metileno Baridade e Volume de Vazios Desgaste de Los Angeles Determinação do Teor em Água Ensaio de Compactação Proctor Ensaios de adensamento Equivalente de Areia Índice de Achatamento Índice de Forma Limite de Contração Limites de Atterberg: