Monografia de Gradução Eng. Civil

ANÁLISE DO TIPO DE COMPORTAMENTO DO SOLO DO

DEPÓSITO DE SARAPUÍ II ATRAVÉS DE ENSAIOS DE

PIEZOCONE COM ÊNFASE NA CAMADA DO PLEISTOCENO

Paula Fontes Nejaim

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Civil da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Engenheiro.

Orientadores: Graziella Maria Faquim Jannuzzi

Fernando Artur Brasil Danziger

Rio de Janeiro

Março de 2015

ANÁLISE DO TIPO DE COMPORTAMENTO DO SOLO DO DEPÓSITO DE

SARAPUÍ II ATRAVÉS DE ENSAIOS DE PIEZOCONE COM ÊNFASE NA

CAMADA DO PLEISTOCENO

Paula Fontes Nejaim

PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO

DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinado por:

Prof. Fernando Artur Brasil Danziger, D.Sc.

Drª. Graziella Maria Faquim Jannuzzi, D.Sc.

Prof. Marcos Barreto de Mendonça, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

MARÇO de 2015

iii

Nejaim, Paula Fontes

Análise do tipo de comportamento do solo do

depósito de Sarapuí II através de ensaios de Piezocone

com ênfase na camada do Pleistoceno / Paula Fontes

Nejaim - Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica,

2015.

VI, 94 p.: il.; 29,7 cm.

Orientadores: Graziella Maria Faquim Jannuzzi e


Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia Civil, 2015.

Referencias Bibliográficas: p. 83-94.

1. Piezocone 2. Tipo de comportamento do solo. 3.

Sarapuí. 4. Pleistoceno. I. Jannuzzi, Graziella Maria

Faquim. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro,

Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.

Análise do tipo de comportamento do solo do depósito de

Sarapuí II através de ensaios de Piezocone com ênfase na

camada do Pleistoceno

iv

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.

ANÁLISE DO TIPO DE COMPORTAMENTO DO SOLO DO DEPÓSITO DE

SARAPUÍ II ATRAVÉS DE ENSAIOS DE PIEZOCONE COM ÊNFASE NA

CAMADA DO PLEISTOCENO

Paula Fontes Nejaim

Março/2015

Orientadores: Graziella Maria Faquim Jannuzzi


Curso: Engenharia Civil

RESUMO

Uma aplicação importante do ensaio de piezocone tem sido a determinação da

estratigrafia e a identificação do tipo de comportamento do solo. Um dos métodos mais

comuns de classificação do solo com base nos resultados do ensaio é o ábaco sugerido

por Robertson et al. (1986) baseado na resistência de ponta, qc, na relação de atrito, FR,

e no parâmetro de poro-pressão, Bq. Atualizações e novas propostas de ábacos foram

desenvolvidas com dados normalizados e têm sido exaustivamente utilizadas. Nesse

sentido, a presente pesquisa utiliza ensaios de piezocone realizados no campo

experimental de Sarapuí II para avalia-lo. Ênfase é dada à camada de sedimentação do

Pleistoceno.

Palavras-chave: Ensaio de piezocone, Tipo de comportamento do solo, Campo

experimental de Sarapuí II

v

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of

the requirements for the degree of Engineer.

SOIL BEHAVIOUR TYPE ANALYSIS OF THE SARAPUÍ II TEST SITE USING

THE PIEZOCONE PENETRATION TEST, WITH EMPHASIS ON THE

PLEISTOCENE LAYER

Paula Fontes Nejaim

March/2015

Advisors: Graziella Maria Faquim Jannuzzi


Course: Civil Engineering

ABSTRACT

One of the major applications of the piezocone test has been the determination of soil

stratigraphy and the identification of soil behaviour type. One of the more common

CPT-based methods to estimate soil type is the chart suggested by Robertson et al.

(1986) based on cone resistance, qc, friction ratio, FR, and the pore pressure parameter,

Bq. Updates and newer charts were developed based on normalized parameters and have

been extensively used. The presente research uses piezocone dada from Sarapuí II test

site to evaluate the soil behaviour type. Emphasis is given to the Pleistocene layer.

Key-words: Cone penetration test, Soil behaviour type, Sarapuí II test site

vi

Sumário

1. Introdução.................................................................................................................. 1

1.1. Generalidades ..................................................................................................... 1

1.2. Objetivos ............................................................................................................ 2

1.3. Motivação do trabalho ....................................................................................... 2

1.4. Organização do Trabalho ................................................................................... 2

2. Revisão Bibliográfica ................................................................................................ 3

2.1. Histórico do Ensaio de Piezocone e sua Aplicação na Classificação dos Solos 3

2.1.1. Breve Histórico do Piezocone ........................................................................ 3

2.1.2. Propostas de Classificação dos Solos através do Ensaio de CPTu ................ 6

2.2. Proposta de Classificação dos Solos de Robertson et al. (1986) e Robertson

(1990) 17

2.2.1. Classificação dos Solos Não-Normalizada .................................................. 17

2.2.2. Classificação dos Solos Normalizada .......................................................... 19

2.2.3. Atualizações Recentes das Propostas ........................................................... 24

2.3. Proposta de Classificação dos Solos de Schneider et al. (2008) ...................... 28

2.4. Descrição do Software CPeT-IT ...................................................................... 32

3. Área Estudada ......................................................................................................... 37

3.1. O campo experimental de Sarapuí ................................................................... 37

3.2. Ensaios utilizados na presente pesquisa ........................................................... 43

4. Apresentação e Análise dos Resultados dos Ensaios de Piezocone ........................ 47

4.1. Metodologia ..................................................................................................... 47

4.2. Apresentação dos Resultados ........................................................................... 51

4.3. Análise dos Resultados .................................................................................... 64

5. Conclusões e Sugestões para Pesquisas Futuras ..................................................... 79

5.1. Conclusões ....................................................................................................... 79

5.2. Sugestões para Pesquisas Futuras .................................................................... 81

6. Referências Bibliográficas ...................................................................................... 83

1

1. Introdução

1.1. Generalidades

Segundo Robertson (2010), o ensaio de cone elétrico (CPT) vem sendo utilizado

por mais de 40 anos. O CPT tem grandes vantagens em relação a métodos tradicionais

de investigação de campo, uma vez que é rápido, econômico e tem alta repetibilidade.

Além disso, o ensaio proporciona um perfil contínuo dos resultados e possui forte base

teórica. Essas vantagens proporcionaram um aumento estável do uso e aplicação do

CPT em diversos lugares ao redor do mundo.

Uma das aplicações mais importantes do ensaio de piezocone tem sido a

determinação da estratigrafia e a identificação do tipo de comportamento do solo.

Normalmente isso tem sido alcançado utilizando ábacos que ligam os parâmetros do

ensaio ao tipo de solo. Os primeiros ábacos utilizando a resistência de ponta, qc, e a

relação de atrito FR (onde FR(%)=fs/qc) foram propostos por Sanglerat et al. (1974)

Schmertmann (1978) e Douglas e Olsen (1981), mas o ábaco proposto por Robertson et

al. (1986) se tornou muito popular.

É importante salientar que os ábacos baseados em ensaios de CPT preveem o

tipo de comportamento dos solos, uma vez que o cone responde ao seu comportamento

mecânico in situ e não diretamente à classificação granulométrica e de plasticidade. Os

Limites de Attemberg e a classificação por granulometria são determinadas em função

de amostras e ensaios de laboratório. Felizmente, o critério de classificação dos solos

tradicional normalmente tem boa correlação com o seu comportamento in situ (e.g.

Molle, 2005). Adicionalmente, engenheiros geotécnicos estão frequentemente mais

2

interessados no comportamento do solo in situ do que na sua classificação tradicional

por granulometria e plasticidade, embora ambas as informações sejam úteis.

1.2. Objetivos

A presente pesquisa tem como objetivo verificar o comportamento do depósito

de solo mole de Sarapuí II através de ensaios de piezocone e utilizando o software de

interpretação CPeT-IT. O estudo contemplará as propostas de Robertson (1986, 1990),

Schneider et al. (2008) e dará ênfase à camada de silte argiloso do Pleistoceno, uma vez

que esta camada ainda não havia sido detalhadamente estudada.

1.3. Motivação do trabalho

Este trabalho teve como motivação aprofundar o estudo da camada do Pleistoceno

de Sarapuí II, uma vez que a camada do Holoceno já havia sido detalhadamente

estudada por Jannuzzi (2009, 2013) e a do Pleistoceno poucos estudos havia a respeito.

1.4. Organização do Trabalho

Segue-se a esta Introdução o capítulo 2, que se refere à Revisão Bibliográfica e

no qual é realizado um breve histórico do ensaio e de propostas de classificação dos

solos através do ensaio de piezocone, com ênfase nos métodos de Robertson et al.

(1986) Robertson (1990) e Schenider et al. (2008). Ainda no segundo capítulo, há uma

descrição do software de interpretação CPeT-IT, assim como das características

geotécnicas do depósito de Sarapuí II. O capítulo 3 descreve a metodologia, apresenta e

analisa os ensaios de CPTu, com ênfase na camada do Pleistoceno. No capítulo 4 são

feitas as conclusões e sugestões para pesquisas futuras. Em seguida encontram-se

listadas as referências bibliográficas.

3

2. Revisão Bibliográfica

2.1. Histórico do Ensaio de Piezocone e sua Aplicação na Classificação dos Solos

2.1.1. Breve Histórico do Piezocone

Segundo Velloso (1959), em Danziger (1990), os primeiros estudos relativos ao

ensaio de penetração estática, também denominado ensaio de cone holandês, ou

simplesmente ensaio de cone (CPT) foram, realizados por Terzaghi (1930) e, logo em

seguida, pelos especialistas do Laboratório de Mecânica dos Solos de Delf, na Holanda

(Barentsen, 1936, Laboratory of Soil Mechanics, Delft,1936, Boonstra, 1936).

Inicialmente dois equipamentos semelhantes foram produzidos: o primeiro com

a finalidade de se estabelecer um método de ensaio rápido e barato para a obtenção de

dados sobre a consistência de solos argilosos, para uso em projetos de estradas

(Barentsen, 1936); o segundo objetivava o estabelecimento de um ensaio para substituir

os métodos existentes de estimativa do comprimento de estacas (Laboratory of Soil

Mechanics, Delft, 1936).

Uma característica fundamental do ensaio é que desde o começo havia diferentes

objetivos quanto à sua utilização: o primeiro a obtenção de parâmetros geotécnicos; o

segundo, a correlação direta com o comportamento de estacas; um terceiro objetivo

incorporou-se aos dois primeiros, a partir, sobretudo, do trabalho clássico de Begemann

(1965), que é a classificação e estratigrafia dos solos, o qual será abordado no item

2.1.2.

Vários trabalhos relevantes ao aprimoramento da realização do ensaio de CPT

podem ser citados, tais como: Vermeiden (1948), Begemann (1953), Begemann (1963),

Begemann, (1965), De Ruiter (1971), “International Reference Test Procedure for Cone

4

Penetration Test, CPT”, da ISSMFE (1989), Norma brasileira NBR 12069 (ABNT,

1991), “Ensaio de Penetração de Cone In Situ (CPT)”,

Vale a pena contextualizar que o ensaio do cone holandês chegou ao Brasil em

meados da década de 50, justamente no período em que o Brasil passava por um marco

em sua história, uma vez que, no início dos anos 50, o país era governado por Getúlio

Vargas (que morreu em 1954), sendo seu sucessor Juscelino Kubitschek, que partilhava

de outra abordagem. Em 1956 JK instalou o Conselho Nacional de Desenvolvimento

(CND) e começou a delinear o Plano de Metas, que teve como slogan o famoso

“Cinquenta anos em cinco”, sendo assim, iniciou-se um ostensivo processo de

industrialização nacional, com construção de uma infraestrutura como rodovias,

hidroelétricas, aeroportos, etc. Neste contexto histórico com o país em pleno

desenvolvimento e a construção civil em alta, a Companhia de Estacas Franki (Velloso,

1959, 1988), uma multinacional de origem belga, trouxe o ensaio de cone holandês para

o Brasil. Posteriormente, outras organizações passaram também a empregar o ensaio,

principalmente para o projeto de estacas, motivando o desenvolvimento de métodos de

estimativa de capacidade de carga de estacas no Brasil (Aoki e Velloso, 1975, Velloso,

1981), que empregam este ensaio como referência nas proposições originais. Uma nota

digna de relevância é que na quase totalidade das correlações existentes entre os

resultados dos ensaios de cone (CPT) e das sondagens à percussão (SPT), são utilizadas

medidas obtidas com o cone mecânico, prática ainda empregada no Brasil. Vale a pena

ser ressaltado que a velocidade de cravação do cone, cujo padrão é hoje de 20 mm/s,

não era inicialmente consensual.

Lunne et al. (1997) dão crédito à informação de Broms e Flodin (1988) de que

os primeiros equipamentos de cone elétrico foram desenvolvidos na Alemanha durante

a II Guerra Mundial. Entretanto, a data de surgimento do cone elétrico no mundo não é

5

claramente estabelecida (Danziger, 1990). Posteriormente o equipamento foi

padronizado (ISSMFE, 1977), sendo esta padronização correspondente aos cones

empregados na Europa, que é semelhante ao americano, descrito na ASTM D 3441

(1979) (Schaap e Zuidberg, 1982). A referência internacional da ISSMFE (1989)

respeitou as dimensões anteriormente padronizadas.

Vale ser ressaltado que um dos desenvolvimentos mais notáveis na tecnologia do

CPT ocorreu nos anos 70, com a medição de poropressões geradas durante a penetração

de um piezômetro (Janbu e Senneset, 1974), ou de uma sonda no terreno (Torstensson,

1975, Wissa et al., 1975). No entanto, somente nos anos 80 os elementos de medida de

poro-pressão passaram a ser empregados nos cones elétricos (e.g. Baligh et al., 1981,

Campanella e Robertson, 1981, De Ruiter, 1981, Jones et al., 1981, Muromachi, 1981,

Tumay et al., 1981). Surge neste cenário um novo equipamento, que passou a ser

designado como piezocone, ou simplesmente CPTu (De Ruiter, 1982). Portanto, o

piezocone veio a unir as vantagens do ensaio de cone elétrico com todo o potencial da

sonda piezométrica, possibilitando uma análise mais profunda dos dados. Segundo

Danziger e Schnaid (2000), vale ser ressaltada a participação de Rocha Filho nos

primórdios do desenvolvimento do piezocone, através da elaboração de sua tese de

doutoramento no Imperial College (Rocha Filho, 1979).

6

2.1.2. Propostas de Classificação dos Solos através do Ensaio de CPTu

Neste item serão abordadas algumas das várias propostas para a classificação do

solo através do ensaio de CPTu. Ênfase maior será dada nas propostas utilizadas na

presente pesquisa, que serão abordadas nos itens 2.2 e 2.3.

Segundo Danziger e Schnaid (2000), que citam Smits (1982) e Campanella et al.

(1985) o ensaio de piezocone constitui-se uma das ferramentas mais eficientes na

determinação da estratigrafia do subsolo, e por esta razão tornou-se uma técnica

consagrada e reconhecida internacionalmente. A simples observação conjunta das

medidas de resistência, atrito lateral e excesso de poro-pressão gerado durante a

cravação permite identificar camadas de subsolo de qualquer consistência e espessura.

Segundo Danziger (1990), Begemann (1965) foi o primeiro autor a propor um

ábaco para a classificação dos solos com base na resistência de ponta (qc) e no atrito

lateral (fs), que, além da classificação, fornece a percentagem de material menor do que

16µ. Este ábaco (Figura II.1) foi proposto com o emprego do cone mecânico, partindo

de considerações teóricas e de numerosos ensaios realizados na Holanda, para solos

indeformados situados abaixo do nível de água. Recomenda-se a utilização deste gráfico

nos casos de depósitos que se encontram nas mesmas condições dos depósitos

holandeses.

7

Figura II 1 Ábaco de Begemann, 1965 (adaptado de Danziger, 1990)

Outra abordagem para a classificação do tipo de solo é a utilização da razão de

atrito FR em porcentagem, dada por fs/qc, conforme pode ser visto em Sanglerat (1972).

Outros autores modificaram a proposta inicial de Begemann (1965), podendo ser

citados como exemplos Schmertmann (1978) e Searle (1979), conforme Douglas e

Olsen (1981).

Sanglerat et al. (1974) propuseram o ábaco exposto na Figura II.2, a partir do

resultado de um penetrômetro de 80 mm de diâmetro, que relaciona a resistência de

ponta, em escala logarítmica, com a razão de atrito, em escala natural.

8

Figura II 2 - Ábaco proposto por Sanglerat et al. (1974) modificado de Fellenius e Eslami (2010)

Schmertmann (1978) apresentou uma proposta de classificação de solos,

incluída na Figura. II.3. O ábaco é baseado em dados obtidos a partir de ensaios de cone

mecânico na Florida, Estados Unidos, com a incorporação dos resultados de Begemann,

obtidos na Holanda, e a indicação de zonas para o mesmo tipo de solo.

Figura II 3 - Ábaco de Schmertmann (1978), modificado de Fellenius e Eslami, (2010)

9

Fellenius e Eslami (2010) comentam que tanto Sanglerat et al. (1974) quanto

Schmertmann (1978) apresentam a resistência de ponta plotada contra a razão de atrito,

o que passa a falsa impressão de que os valores são independentes, quando na realidade

não são, pois a razão de atito é o inverso da resistência de ponta multiplicado por uma

variável que varia de 1 a 7%. Segundo aqueles autores, uma vez que tanto a resistência

de ponta quanto a razão de atrito são parâmetros importantes para a classificação de

solos, traçar um gráfico com um parâmetro em função do outro pode causar distorção da

informação.

Douglas e Olsen (1981) foram os primeiros a propor um ábaco baseado em

ensaios com cone elétrico. Eles publicaram um ábaco (Figura II.4) relacionando

resistência de ponta, razão de atrito e o sistema de classificação USCS, além de indicar

tendências de índice de liquidez e coeficiente de empuxo no repouso, sensibilidade do

solo e areias meta estáveis.

Figura II 4 - Proposta de Douglas e Olsen (1981) (Danziger, 1990)

10

Com o aparecimento da sonda piezométrica, e posteriormente do piezocone,

surgiram várias propostas de classificação dos solos nas quais a poro-pressão gerada

substituía o atrito lateral (Danziger, 1990).

Segundo Danziger (1990), Jones et al. (1981) apresentaram uma proposta de

classificação dos solos (Fig. II.5) relacionando os valores normalizados de excesso de

poro-pressão, Δu, e da resistência de ponta, de acordo com as equações:

𝑃𝑜𝑟𝑜 − 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎: ∆𝑢

𝑢0=

𝑢−𝑢0

𝑢0 (II.1)

sendo:

u = poro-pressão gerada pela cravação

uo= poro-pressão hidrostática

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 =𝑞𝑐−𝜎𝑣𝑜

𝜎𝑣𝑜 (II.2)

sendo:

qc = resistência de ponta

σvo = tensão vertical inicial total

11

Figura II 5 - Proposta para classificação de solos (Jones et al. 1981) (Danziger, 1990)

Jones e Rust (1982) aprimoraram o ábaco da Figura II.5, introduzindo novas

faixas de divisões e utilizando valores de Δu e qc – σvo sem a normalização (Figura II.6).

Danziger (1990) diz causar estranheza a possibilidade de se ter poropressões

negativas em solos moles ou fofos, quando a experiência de diversos autores é de que

poropressões negativas só se desenvolvem em argilas rijas pré-adensadas e areias

compactas. Fellenius e Eslami (2010) comentam que certamente isso é resultado de um

desejo demasiado de se obter simetria no ábaco.

12

Figura II 6 - Proposta para classificação dos solos (Jones e Rust, 1982) (Danziger, 1990)

Senneset e Janbu (1984) publicaram um ábaco para classificação dos solos

(Figura II.8) com base na resistência de ponta corrigida qt e no parâmetro de poro-

pressão Bq, sendo qt e Bq dados por:

𝑞𝑡 = 𝑞𝑐 + 𝑢2 × (1 − 𝑎) (II.3)

𝐵𝑞 =∆𝑢

𝑞𝑡−𝜎𝑣0

=𝑢2−𝑢𝑜


(II.4)

Sendo:

u2 = poro-pressão medida na base do cone

a = AN/AT (ver Figura II.7) = relação de áreas

Figura II 7 - Poro-pressão influenciando a medida da resistência de ponta (Danziger e Schneid, 2000)

13

Figura II 8 - Proposta de classificação dos solos (Senneset e Janbu, 1984) (Danziger, 1990)

Senneset et al. (1989) expandiram a proposta de Sennset e Janbu (1984) e

publicaram um novo ábaco (Figura II.9), incluindo dados com valores negativos de

excesso de poro-pressão e com resistência de ponta corrigida qt de até 16 MPa.

Figura II 9 - Ábaco de Senneset et al. (1989) adaptado de Fellenius e Eslami (2010)

Robertson et al. (1986) e Robertson (1990) publicaram suas propostas de

classificação dos solos utilizando dois ábacos complementares, os quais utilizam

parâmetros de resistência de ponta corrigida qt, parâmetro de poro-pressão Bq e relação

de atrito FS. Esses ábacos tornaram-se de largo emprego e serão utilizados na presente

pesquisa, de modo que o assunto será detalhado no próximo item.

14

Além das propostas de Robertson et al. (1986) e Robertson (1990), Schneider et

al. (2008) também elaboraram uma proposta de classificação dos solos que será

igualmente utilizada e comentada com detalhes neste trabalho, no item 2.3.

Lunne et al. (1997) citam Jefferies e Davies (1991) que propuseram um ábaco de

classificação dos solos modificado que incorpora o parâmetro de poro-pressão

diretamente na resistência de ponta corrigida, conforme mostra a Figura II 10. O ábaco

requer um conhecimento do excesso de poro-pressão Δu e, portanto, só pode ser usado

com dados de piezocone. Segundo os autores a acurácia pode ser um problema em

argilas moles sensíveis, onde Bq pode ser superior a 1,0.

Figura II 10- Ábaco de classificação dos solos de Jefferies e Davies (1991)

Eslami e Fellenius (1997) desenvolveram um método de comportamento de solo

quando investigaram o uso dos dados de penetração do cone em projetos de estacas.

Eles compilaram várias bases de dados de CPT associados com resultados de

perfuração, amostragem, ensaios de laboratório e de caracterização para o caso de 18

fontes de dados de 20 campos experimentais em 5 países. O banco de dados foi

separado em 5 principais categorias do tipo de solo (Figura II.11). Vale salientar que o

15

banco de dados utilizado não inclui os solos cimentados e argilas muito moles e, por

esta razão, não estão incluídos no ábaco.

O ábaco proposto leva em consideração a resistência de ponta efetiva qe e o

atrito lateral fs, conforme a Figura II.11, sendo:

𝑞𝑒 = 𝑞𝑡 − 𝑢2 (II.5)

Zona Tipo de solo

1 Argila ou silte sensível e colapsível

2 Argila ou silte

3 Argila siltosa ou silte argiloso

4 Silte arenoso ou areia siltosa

5 Areia ou areia com pedregulho

Figura II 11 - Proposta de Eslami e Fellenius (1997), adaptado de Fellenius e Eslami (2010)

Robertson (2009) comenta que a resistência de ponta efetiva qe pode ser pouco

acurada em solos finos e moles, pois qt é baixo e o excesso de poro-pressão é elevado,

de modo que, qt e u2 têm a mesma magnitude e um pequeno erro na medida da poro-

pressão, pela perda da saturação do elemento poroso, por exemplo, gera um erro na

resistência de ponta corrigida e na própria medida de u2, maximizando o de qe.

16

Existem ainda várias outras propostas de classificação dos solos baseadas em

dados de ensaios de CPT as quais não serão expostas no presente trabalho. No entanto, a

Tabela II.1, adaptada de Liao (2005), apresenta de forma resumida os ábacos de

classificação dos solos encontrados na literatura:

Tabela II 1 - Ábacos de classificação dos solos encontrados na literatura (adapatado de Liao, 2005)

Em sequência, nos itens 2.2 e 2.3, serão verificadas as propostas de Robertson

(1986, 1990) e de Schneider et al. (2008) respectivamente. Estas propostas serão

tratadas com mais detalhes no Capítulo3.

(a) Baseados na resistência de ponta e atrito lateral

Begemann (1965)

Sanglerat et alii (1974)

Schmertmann (1978)

Douglas e Olsen (1981)

Vos (1982)

Robertson e Campanella (1983)

Erwing (1988)

Olsen e Malone (1988)

Olsen e Mitchell (1995)

Zhang e Tumay (1999)

Eslami e Fellenius (1997)

(b) Baseados na resistência de ponta e poropressão

Jones et alii (1981)

Jones e Rust (1982)

Senneset e Janbu (1985)

Parez e Fauriel (1988)

Senneset et alii (1989)

Chang-hou et alii (1990)

Jian et alii (1992)

Scheneider et alii (2008)

(c) Baseados na resistência de ponta, atrito lateral e poropressão

Robertson et alii (1986)

Robertson (1990, 1991)

Larsson e Mulabdic (1991)

Jefferies e Davies (1991, 1993)

Ramsey (2002)

17

2.2. Proposta de Classificação dos Solos de Robertson et al. (1986) e Robertson

(1990)

2.2.1. Classificação dos Solos Não-Normalizada

Conforme já mencionado no item 2.1, propostas utilizando qc e a razão de atrito

FR (%) já haviam sido mencionadas por outros autores, entretanto, segundo Robertson

(2009), a proposta de Robertson et al. (1986) tem se tornado de largo emprego (e.g.

Long, 2008). O gráfico original de Robertson et al. (1986) é baseado em qt (em escala

log) e FR (FR (%) =fs/qt), como pode ser visto na Figura II.12. Os autores mencionam

que embora o gráfico seja em termos de qt, pode-se utilizar qc, atentando-se ao fato de

que a diferença entre eles se torna mais significativa em solos moles, uma vez que

durante a penetração há geração de um valor alto de poro-pressão (u) e os valores de qc

são da mesma ordem de grandeza de u.

1. Solo fino sensível 7. Areia siltosa para silte arenoso

2. Material orgânico 8. Areia para areia siltosa

3. Argila 9. Areia

4. Argila siltosa para argila 10. Areia grossa para areia

5. Silte argiloso para argila siltosa 11. Solo fino duro*

6. Silte arenoso para silte argiloso 12. Areia para areia argilosa*

*pré-adensado ou cimentado Figura II 12 – Gráfico qt x FR (%) proposto por Robertson et al. (1986), adaptado de Danziger (1990)

18

Um aprimoramento na proposta de Robertson et al. (1986) diz respeito em tornar

a resistência de ponta adimensional, e para tal normalizou-se a resistência de ponta pela

pressão atmosférica.

𝑞𝑐𝑎𝑑𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙=

𝑞𝑐

𝑝𝑎 (II.6)

Sendo pa é a pressão atmosférica (pa =1 bar = 100kPa). Com este aprimoramento o

gráfico da proposta de Robertson et al. (1986) passou a utilizar tanto a resistência de

ponta adimensional (qc/pa) quanto a razão de atrito FR (%) em escala logarítmica.

De acordo com Robertson (1990), com o passar do tempo os ábacos de

classificação de Robertson et. al. (1986) têm sido adaptados e aprimorados, uma vez que

a primeira proposta foi baseada em dados obtidos em profundidades menores do que

30m.

Segundo Robertson (1990) o ábaco de Senneset e Janbu (1984) usa o parâmetro

de poro-pressão, Bq. No ábaco original, esses autores utilizam qc, entretanto acredita-se

que é válida a utilização de qt na proposta de Bq.

Experiências mostram que embora a medida da luva de atrito seja menos

confiável do que a de qt e u, para a classificação do solo é mais confiável a utilização

das três medidas (qt, fs e u). A primeira proposta empregando as três grandezas

conjuntamente (qt, fs e u) foi a de Robertson et al. (1986) onde foram utilizados qt, Bq e

FR, através de uma proposta de classificação com uso simultâneo de dois ábacos. O

primeiro relaciona a resistência de ponta corrigida qt com a relação de atrito FR e o

segundo, a resistência de ponta corrigida qt com o parâmetro de poro-pressão Bq. A

Figura II.13 identifica 12 áreas que separam os tipos de solo, denominadas zonas de tipo

de comportamento do solo ou SBT (Soil Behaviour Type):

19

1. Solo fino sensível 7. Areia siltosa para silte arenoso

2. Material orgânico 8. Areia para areia siltosa

3. Argila 9. Areia

4. Argila siltosa para argila 10. Areia grossa para areia

5. Silte argiloso para argila siltosa 11. Solo fino duro*

6. Silte arenoso para silte argiloso 12. Areia para areia argilosa*

*pré-adensado ou cimentado

Figura II 13 - Proposta para classificação dos solos (Robertson et al. (1986), adaptado de Danziger

(1990)

Robertson et al. (1986) afirmam ainda que ocasionalmente um determinado solo

pode cair em zonas diferentes em cada ábaco e que, nessa circunstância, é necessária

uma análise mais adequada para classificar o solo. Esses autores comentam que tanto as

velocidades como a forma pela qual o excesso de poro-pressão se dissipa durante uma

pausa na cravação auxiliam a classificação do solo.

2.2.2. Classificação dos Solos Normalizada

Segundo Robertson (1990), um problema que tem sido reconhecido há algum

tempo nos ábacos de classificação do solo que usam qt e FR é que os solos podem

mudar aparentemente a classificação com o aumento da resistência à penetração do cone

com a profundidade. Este fato decorre da tendência dos valores de qt, fs, e u aumentarem

com o aumento da tensão vertical. Por exemplo, para um depósito de argila

normalmente adensado a resistência de ponta qc irá aumentar linearmente com a

20

profundidade, resultando numa aparente mudança no gráfico de classificação do solo,

quanto maior a profundidade maior será a mudança.

Conceitualmente, qualquer normalização que represente o acréscimo de tensões

deveria considerar mudanças em termos de tensões horizontais, uma vez que a

resistência à penetração é influenciada significativamente pela tensão efetiva horizontal

(Jamiolkowski e Robertson, 1988). No entanto sem um conhecimento prévio das

tensões horizontais in situ, isso teria pouco benefício prático (Robertson, 1990).

Robertson (1990) cita os trabalhos de Wroth (1984) e Houlsby (1988), que

sugerem a normalização dos dados do CPT da seguinte forma:

𝑄𝑡 =𝑞𝑡−𝜎𝑣0

𝜎𝑣′

0

(II.7)

𝐹𝑟 =𝑓𝑠


× 100% (II.8)

𝐵𝑞 =𝑢−𝑢0


=∆𝑢


(II.9)

Sendo:

Qt = Resistência de ponta normalizada

Fr = Razão de atrito normalizada

Bq = Parâmetro de poro-pressão

Utilizando-se os parâmetros normalizados e ampliando o banco de dados para os

ensaios de CPT e de CPTu via dados disponíveis em meios publicados e não

publicados, os ábacos de classificação do comportamento do tipo de solo foram

modificados conforme pode ser visto na Figura II.14. Pode-se observar que além do

conceito de normalização no ábaco de classificação do comportamento do tipo de solo,

há uma zona a qual representa aproximadamente o comportamento normalmente

adensado. Esta nova proposta também aborda a indicação da variação da normalização

21

dos dados de CPT e CPTu para mudanças de condições de penetração: 1) para solos

finos onde a condição de penetração é geralmente não-drenada: OCR, idade,

sensibilidade (St); 2) para solo não coesivos, onde a condição de penetração é

geralmente drenada: OCR, idade, cimentação e ângulo de atrito (’). Pode-se dizer que,

solos que geralmente caem nas zonas 6 e 7 representam penetração na condição

drenada, enquanto que os solos que caem nas zonas 1, 2, 3, e 4 representam penetração

na condição não drenada, e solos que caem nas zonas 5, 8 e 9 representam a condição

parcialmente drenada durante a penetração. Pode-se observar que de acordo com a nova

proposta as zonas foram reduzidas de 12 para 9 de tipos de comportamento do solo,

conforme pode ser visto na Figura II.14.

1. Solo fino sensível 6. Areia limpa e areia siltosa

2. Argila e Material orgânico 7. Areia e areia pedregulhosa

3. Argila e argila siltosa 8. Areia compacta e areia argilosa*

4. Silte argiloso e argila siltosa 9. Muito compacta; granulometria

fina* 5. Areia siltosa e silte arenoso


Figura II 14 - Proposta de classificação dos solos (Robertson, 1990), adaptado de Bezerra (1996)

22

Jefferies e Davies (1991) apontam a limitação do gráfico qc x Bq em termos de

poro-pressão negativa, principalmente em investigações offshore. Nesse sentido,

Robertson (1991) propõe uma modificação do ábaco Bq, mas faz a ressalva de que tanto

o ábaco original quanto o modificado têm muitas limitações face à complexidade dos

solos, e que os ábacos são propostos como um “guia”, podendo necessitar de pequenos

ajustes para se adequar às condições geológicas locais (ver Figura II.15).

Figura II 15 - Proposta de modificação do ábaco de tipo de comportamento do solo (Robertson,

1991), adaptado de Bezerra (1996)

A diferença entre as zonas de comportamento do solo das propostas de

Robertson et al. (1986) e do tipo de comportamento do solo normalizada (SBTn –

Normalized Soil behaviour type) de Robertson (1990) pode ser vista na Tabela II.2.

23

Tabela II 2- Proposta de unificação entre as 12 zonas SBT (Robertson et al., 1986) e as 9 zonas SBTn

(Robertson, 1990)

Zonas SBT

Robertson et al. (1986)

Zonas SBTn

Robertson (1990) Proposta comum de SBT

1 1 Solo fino sensível

2 2 Argila e Material orgânico

3 3 Argila e argila siltosa

4 e 5 4 Silte argiloso e argila siltosa

6 e 7 5 Areia siltosa e silte arenoso

8 6 Areia limpa e areia siltosa

9 e 10 7 Areia e areia pedregulhosa

12 8 Areia compacta e areia argilosa*

11 9 Muito compacta, granulometria fina*


Assim como Robertson et al. (1986), Robertson (1990) faz a mesma ressalva

sobre a possibilidade de um dado solo ser classificado de maneiras diferentes nos dois

ábacos, neste caso torna-se necessário um julgamento para classificar corretamente o

comportamento do tipo de solo. Frequentemente a velocidade e a maneira com que o

excesso de poro-pressão se dissipa durante a pausa na penetração do cone auxiliam

significativamente o julgamento para a classificação do comportamento do solo.

Segundo Robertson (2009), Robertson (1990), apesar de sugerir dois ábacos com

base em Qt - Fr e Qt - Bq para a classificação do comportamento do solo, o ábaco mais

confiável é o Qt - Fr.

Uma vantagem em se utilizar o método de Robertson et al. (1986) diz respeito à

avaliação do comportamento do solo em tempo real durante a execução do ensaio.

Embora os gráficos normalizados sejam considerados mais confiáveis por utilizarem os

parâmetros normalizados, sua utilização só ocorre após a realização do ensaio, pois

necessitam de dados como o peso específico do solo e o nível d’água que muitas vezes

só são conhecidos após a realização do ensaio.

24

Segundo Robertson (2009), várias propostas de atualização dos ábacos foram

realizadas, algumas delas serão apresentadas no item 2.2.3 da presente pesquisa.

2.2.3. Atualizações Recentes das Propostas

Segundo Robertson (2009), Jefferies e Davies (1993) identificaram que um

índice de classificação dos solos, Ic, poderia representar as zonas SBTn no ábaco Qt - Fr,

onde Ic é essencialmente o raio de círculos concêntricos que definem as fronteiras do

tipo de solo. Robertson e Wride (1998) modificaram a definição de Ic para aplicá-lo ao

ábaco Qt - Fr de Robertson (1990), conforme a equação II.10 abaixo:

𝐼𝑐 = [(3,47 − 𝑙𝑜𝑔𝑄𝑡)2 + (𝑙𝑜𝑔𝐹𝑟 + 1,22)2]0,5 (II.10)

A Figura II.16 mostra os contornos de Ic no ábaco SBTn de Robertson (1990),

Qt-Fr, que podem ser utilizados para aproximar os limites de tipo de comportamento do

solo.

Figura II 16 - Curvas do Ic (curvas em negrito) no ábaco normalizado SBTn Qt – Fr, Robertson (2009)

25

Segundo Roberton (2009), a forma do gráfico e a equação II.10 ilustram que Ic

não é muito sensível à possível inacurácia do atrito lateral, fs, mas é principalmente

controlado pela resistência de ponta qt, que é mais acurada. Vários estudos têm

mostrado (e.g., Molle 2005) que os ábacos normalizados baseados em Qt - Fr fornecem

melhores resultados quando o SBT é comparado com amostras. Pode-se verificar pela

equação II.11 que, se o atrito lateral varia em ± 50%, o resultado de Ic varia em ± 10%.

Para solos moles ou fofos, os quais se situam na parte baixa do gráfico, Qt < 20, por

exemplo, Ic é insensível ao atrito lateral fs.

Valer ressaltar que Robertson e Write (1998) extrapolaram o conceito do índice

de classificação dos solos, Ic, para o ábaco não normalizado, onde as fronteiras do

gráfico também são essencialmente representadas pelo raio de círculos concêntricos e

um índice de classificação de solos não normalizado, definido como ISBT:

𝐼𝑆𝑇𝐵 = [(3,47 − 𝑙𝑜𝑔(𝑞𝑐 𝑝𝑎⁄ ))2

+ (𝑙𝑜𝑔𝐹𝑅 + 1,22)2]0,5

(II.11)

Sendo:

qc – resistência de ponta (ou resistência de ponta corrigida qt)

FR – razão ou relação de atrito = (fs/qc)x100%

fs – atrito lateral

O índice não normalizado de SBT (ISBT) é essencialmente o mesmo do índice

normalizado SBTn (Ic), que foram baseados somente em valores de CPT. Em geral, o

índice normalizado, Ic, é mais confiável na identificação do SBT do que o índice não

normalizado, ISBT, mas, quando a tensão vertical efetiva está entre 50kPa e 150kPa,

existe frequentemente uma pequena diferença entre SBT normalizado e não

normalizado.

26

Robertson e Wride (1998) e a revisão de Zhang et al. (2002) sugerem uma

normalização mais generalizada do parâmetro do cone para avaliar a liquefação do solo,

utilizando a normalização com um expoente de tensão variável, n:

𝑄𝑡𝑛 = [(𝑞𝑡 − 𝜎𝑣𝑜)/𝑝𝑎] × (𝑝𝑎

𝜎′𝑣𝑜

)𝑛

(II.12)

Sendo, (𝑞𝑡 − 𝜎𝑣𝑜)/𝑝𝑎 é a resistência adimensional verificada no cone, (𝑝𝑎

𝜎′𝑣𝑜

)𝑛

é o fator

de tensão de normalização, pa é a pressão atmosférica na mesma unidade de qt e σvo e n é

o expoente de tensão que varia com o SBTn. Zhang et al. (2002) sugeriram que n

poderia ser estimado através de Ic, que por sua vez seria definido via Qtn.

Robertson (2009) cita diversas publicações sobre a normalização adequada da

tensão e.g., Olsen e Malone (1988), Boulang e Idriss (2004), Moss et al. (2006), Cetin e

Isik (2007). Os métodos de uma forma geral sugerem valores para o expoente n,

dependendo do tipo de solo e do estado de tensões. Todos os métodos citados

convergem para a mesma opinião no que diz respeito ao valor do expoente n do ábaco

SBTn, mostrado na Tabela II.3:

Tabela II 3– Valor do expoente n, de acordo com a classificação SBTn

Classificação do comportamento do tipo

de solo de acordo com SBTn Expoente n

Região de areia limpa 0,5

Região de argila 1,0

Segundo Robertson (2009), para argilas normalmente adensadas, a medida da

resistência ao cisalhamento não drenada aumenta linearmente com o aumento da tensão

efetiva vertical. Logo, a resistência de ponta (qt) também aumenta linearmente com o

aumento da tensão efetiva vertical e Wroth (1984) provou que, para esse caso particular,

27

o expoente de tensão mais apropriado seria n=1,0. Vale salientar que pesquisas mais

recentes, citadas acima, mostraram o mesmo valor do expoente, n, para argila.

Uma nota digna de relevância diz respeito aos diversos trabalhos interessantes

citados por Robertson (2009) que visam o aprimoramento do método SBTn, que não

estão citados neste trabalho por fugirem do escopo do mesmo.

Segundo Robertson (2012a), que cita o trabalho de Robertson e Wride (1998),

baseado em um amplo banco de dados de casos históricos de liquefação, sugerem com

base nos resultados de CPT um fator de correção para a normalização da resistência de

ponta de areia siltosa e areia limpa. Para maiores detalhes ver Robertson (2012a).

Segundo Robertson (2012a), é possível ainda identificar os solos que são

dilatantes ou compressivos, conforme pode ser visto na Figura II.17. As linhas

pontilhadas definem aproximadamente as fronteiras das regiões drenadas e não drenadas

durante o ensaio de CPT. Assim, a Figura II.17 representa os limites aproximados do

comportamento drenado-dilatante, drenado-compressivo, não-drenado-dilatante, não-

drenado-compressivo, no ábaco de classificação dos solos.

Figura II 17 – Limites aproximados do comportamento dilatante-compressivo e drenado-não drenado

(Robertson, 2012a)

28

2.3. Proposta de Classificação dos Solos de Schneider et al. (2008)

Schneider et al. (2008) propuseram um ábaco de classificação dos solos baseado

em dados normalizados de resistência de ponta (Q) e excesso de poro-pressão

(Δu2/σ’vo). Esses ábacos foram desenvolvidos utilizando estudos paramétricos de

soluções analíticas, dados de campo e no julgamento de várias discussões entre elas:

tipo de solo, velocidade de penetração, comportamento drenado, não-drenado,

parcialmente drenado, dilatância e compressão.

Vale ser salientado que a denominação Q utilizada por Schneider et al. (2008) é

igual à denominação Qt utilizada no ábaco normalizado de Robertson (1990):

𝑄 =(𝑞𝑡−𝜎𝑣𝑜)

𝜎′𝑣𝑜=

(𝑞𝑐𝑛𝑒𝑡)

𝜎′𝑣𝑜 (II.13)

Nota-se que Schneider et al. (2008) priorizam o uso do termo qcnet = qt - σvo, para

evitar confusão com qnet do ensaio de T-bar (e.g., Randolph, 2004), onde qnet = qin- σvo,

sendo qin a resistência de ponta na cravação da barra cilíndrica.

Segundo Schneider et al. (2008) essa proposta de classificação baseada no ábaco

Q-(Δu2/σ’vo) foi desenvolvida principalmente para auxiliar a separação entre a

penetração drenada, não drenada e parcialmente drenada. Os autores apresentam

considerações teóricas com resultados de ensaios que ilustram fatores que influenciam a

localização e “direção do movimento” para dados de resistência de ponta e de poro-

pressão na base, utilizados no ábaco de classificação de solos. Segundo esses autores as

tendências observadas nas respostas normalizadas do piezocone serão particularmente

úteis para siltes, argilas fortemente sobreadensadas, turfas, argilas sensíveis e solos

mistos.

29

Pode-se verificar que aplicações do ábaco de Schneider et al. (2008) podem ser

problemáticas em alguns projetos onshore, onde os resultados de poro-pressão podem

não ser confiáveis devido a problemas de perda de saturação durante a passagem do

cone em zonas não saturadas. Segundo Robertson (2012a) para projetos offshore, onde a

saturação é mais confiável, e em depósitos onshore de materiais finos e fofos ou moles

com o nível do lençol d’água elevado, o gráfico de classificação dos solos pode ser bem

útil.

Pode-se dizer que a proposta de Schneider et al. (2008) se adequa bem às

condições do depósito de solo mole de Sarapuí II, uma vez que o nível d’água se

encontra praticamente coincidente com o nível do terreno. Vale ressaltar que, apesar da

poro-pressão u2 ter registrado valores negativos na crosta sobreadensada, o elemento

poroso não perdeu a saturação, o que pode ser observado ao longo do perfil, capítulo 3

da presente pesquisa.

A proposta de Schneider et al. (2008) é mostrada na Figura II.18, que ilustra os

ábacos de classificação do solo, baseados em parâmetros normalizados do piezocone.

O primeiro ábaco, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡

𝜎𝑣𝑜) 𝑥𝑙𝑜𝑔 (

∆𝑢2

𝜎𝑣𝑜′ ), tem uso indicado para argilas,

siltes argilosos, siltes, siltes arenosos e areias, onde não ocorre a geração de excesso de

poro-pressão negativa durante a penetração.

O segundo, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡

𝜎𝑣𝑜) 𝑥 (

∆𝑢2

𝜎𝑣𝑜′ ), é indicado para areias e solos transicionais

com pequeno excesso de poro-pressão negativo durante a penetração.

Finalmente o terceiro, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡

𝜎𝑣𝑜) 𝑥𝐵𝑞, é indicado para solos argilosos com

expressivo excesso de poro-pressão negativo durante a penetração.

30

1a – Siltes e Argilas com “baixo índice de rigidez (Ir=G/su)”

1b – Argilas

1c – Argilas sensíveis

2 – Areias essencialmente drenadas

3 – Solos transicionais Figura II 18 – Ábaco de classificação dos solos segundo Schneider et al,. (2008), em vários formatos

31

Para delinear os tipos de solo, os autores consideram a influência da razão de

sobreadensamento OCR, o índice de rigidez Ir, o parâmetro de poro-pressão Bq, e a

influência do tempo através do coeficiente de adensamento cv.

Robertson (2012a) sobrepõe ao ábaco de Schneider et al. (2008) o contorno de

Bq para exemplificar a conexão com a razão Δu2/σ’vo e o contorno de OCR (razão de

sobreadensamento) em linhas tracejadas, conforme a Figura II.19:

Figura II 19 - Ábaco de classificação de Schneider et al. (2008) baseado em (Δu2/ σ’vo) com o contorno de Bq e

OCR (Robertson, 2012a)

Robertson (2012a) menciona que o uso de Δu2/σ’vo não é bom o suficiente para

estimar OCR e menciona o ponto crítico da proposta de Schneider et al. (2008) que é a

perda de saturação do elemento poroso no processo. A autora da presente não concorda

totalmente com Robertson (2012a), e propõe que tanto Bq quanto OCR sejam

sobrepostos também no primeiro e no terceiro gráfico de Schneider et al. (2008) uma

vez que a segunda proposta é para areia e solos transacionais.

32

2.4. Descrição do Software CPeT-IT

O principal objetivo do presente trabalho é a classificação do comportamento do

solo a partir dos ensaios de CPTu realizados no campo experimental de Sarapuí II e,

para isso, foi utilizado o software comercial CPeT-IT, versão 1.7.6.42, da Geologismiki.

O CPeT-IT é um software de interpretação de dados do CPTu, o qual foi

desenvolvido em colaboração entre a empresa de investigação geotécnica Gregg

Drilling & Testing Inc. e o Professor Peter Robertson.

O CPeT-IT utiliza os dados do ensaio e efetua uma interpretação básica em

termos do tipo de comportamento dos solos, além de fornecer diversos parâmetros do

solo e de projeto por meio de correlações atuais. Essas correlações são baseadas no livro

Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice, de Lunne, Robertson and Powell

(1997) e em atualizações do Professor Peter Robertson.

Pode-se verificar que o manual do programa chama atenção ao fato de que a

interpretação do ensaio é apresentada somente como um guia e deve ser cuidadosamente

revisada.

Em relação ao sistema de unidades, o software permite tanto o uso do Sistema

Internacional quanto do Sistema Inglês.

Os dados básicos de entrada do programa são os valores diretos obtidos pelo

ensaio de piezocone, ou seja: (i) profundidade, (ii) resistência de ponta, (iii) atrito lateral

e (iv) medida de poro-pressão na base (u2) ou na ponta (u1). Esses dados podem ser

importados via arquivos de texto em formato *.txt, *.dat ou *.cor, planilhas Microsoft

Excel em formato *.xls, ou dados com a extensão *.gef (geotechnical exchange format).

No que diz respeito à definição dos parâmetros, pode-se dizer que:

33

O CPeT-IT utiliza correlações empíricas para estimar parâmetros geotécnicos, e

muitos deles variam de acordo com o tipo de solo, origem geológica e outros fatores. O

software possui valores padrão, ou default, que foram selecionados para promover

geralmente estimativas conservadoras desses parâmetros. Tais valores são

automaticamente atribuídos aos dados importados. O default pode ser alterado caso o

operador do programa tenha estimativas mais prováveis ou dados reais do tipo de solo.

O software é capaz de estimar diversos parâmetros geotécnicos, tais como:

densidade relativa (Dr), fator de cone (Nkt), razão de sobreadensamento (OCR),

resistência não drenada (su), módulo de Youg (Es), e muitas outras correlações. No

presente trabalho, somente será utilizado o que diz respeito à estratigrafia e o tipo de

comportamento do solo.

A Tabela II.4 ilustra de forma resumida os dados de entrada, ou input, e dos

dados de saída, ou output, os quais se relacionam diretamente com a determinação do

tipo de comportamento do solo e sua classificação.

Podem-se alterar os valores de saída correlacionados do programa, se o usuário

do programa assim o desejar, caso possua valores mais acurados ou resultados de outros

tipos de ensaios.

34

Tabela II 4 - Dados de entrada e de saída do Software CPeT-IT

Quanto à interpretação dos resultados utilizando o software, pode-se verificar:

A interface do software é muito simples, de modo que a interpretação dos

resultados se dá através de duas abas contendo os resultados básicos e os parâmetros

estimados. Quando a aba dos resultados básicos está ativa, os mesmos são expostos

graficamente em outras seis abas, abaixo relacionadas nos itens de i a vi. A Figura II.20

ilustra graficamente a interface do programa, com as seis abas.

(i) Dados não manipulados ou dados brutos: Esta janela exibe os valores medidos,

resistência de ponta, qc, atrito lateral, fs e poro-pressão, u2. Pode-se visualizar a

linha da pressão hidrostática que também aparece no gráfico de poro-pressão no

Resistência de ponta corrigida, qt (tsf ou MPa) q t = q c + u x (1-a)

Razão ou relação de atrito, FR (%) FR = (f s /q t ) x 100%

Tipo de conportamento do solo (não normalizado),

SBT (Robertson, 1990)-

Peso específico, γ (pcf ou kN/m³), baseado no SBT -

Poro-pressão insitu , uo (tsf) u o = γ w x (z - z w )

Resistência de ponta normalizada, Qt1 Q t1 = (q t - σ vo ) / σ' vo

Razão ou relação de atrito normalizada, Fr (%) F r = fs/(q t - σ vo )x100%

Parâmetro de poro-pressão normalizado, Bq B q = (u – u o ) / (q t - σ vo )

Tipo de conportamento do solo (normalizado),

SBTn (Robertson, 1990), usando Qtn

-

Índice de comportamento do solo SBTn, Ic I c =((3,47 – log Q t1 )2

+(log Fr + 1,22)2

)0,5

Resistência de ponta normalizada, Qtn (n varia c/ Ic)

Q tn = ((q t - σ vo )/p a ) x (p a /(σ' vo )n

e recalcular Ic, e proceder por interação:

n = 0,381 x I c + 0,05 x (σ’ vo / p a ) – 0,15

Raio do piezocone (default de 0,0183 m)

Dados de saída, ou output

Dados de entrada, ou input

Cota do terreno (ft ou m)

Nível do lençol freático, zw (ft ou m) – input é requerido para cada ensaio de CPT. O equilíbrio de poro-

pressões é assumido como hidrostático relativo à entrada do NA .

Relação de áreas (default de 0,80)

Peso específico da água (default de γw = 62,4 lb/ft³ ou 9,81 kN/m³)

35

sentido de ser uma referência, sua determinação é realizada com base no input

do usuário do nível do lençol d’água. Vale a pena ressaltar que o programa não

permite a entrada de dois valores de poro-pressão, ou seja, não é possível entrar

com os valores da poro-pressão de ponta, u1, e da base, u2, no mesmo arquivo. O

programa também não permite entrar com mais de uma profundidade a fim de se

relacionar a posição de cada transdutor com a profundidade relativa que o

mesmo se encontra em relação à base do piezocone (que foi considerada a

referência de profundidade do cone no presente trabalho).

(ii) Resultados básicos: mostra graficamente a resistência de ponta corrigida, qt, a

razão ou relação de atrito, FR, e a poro-pressão u2, o índice não normalizado ISBT

e o tipo de comportamento do solo não normalizado SBT.

(iii) Resultados normalizados: a aba apresenta os parâmetros normalizados de

resistência de ponta, Qtn, relação de atrito, Fr (%), e o parâmetro de poro-pressão

Bq, além do índice de comportamento do solo Ic e o SBTn.

(iv) Ábacos de tipo do comportamento do solo: com base no atrito lateral, projeta os

dados básicos nos ábacos sugeridos por Robertson et al. (1986) e Robertson

(1990, 2010), tanto o não normalizado, (qc/pa) x FR(%), quanto o normalizado,

Qt1 x Fr.

(v) Ábacos em função do parâmetro de poro-pressão Bq: análogo ao (iv), mas em

função de Bq.

(vi) Ábacos de Schneider et al. (2008): a aba apresenta a classificação dos solos

segundo a proposta de James Schneider et al. (2008) fundamentada no excesso

de poro-pressão normalizado.

36

Figura II 20 - Janelas de interpretação dos resultados

Existe a possibilidade da criação do perfil geotécnico que será descrita, em

linhas gerais, a seguir.

O programa CPeT-IT permite a criação de um perfil geotécnico tipo utilizando

os dados básicos do ensaio. O perfil pode ser criado de forma semiautomática ou

manual. Caso o operador opte por traçar o perfil manualmente, o programa abre uma

tela, onde é possível definir as camadas através do gráfico qc x profundidade.

37

3. Área Estudada

3.1. O campo experimental de Sarapuí

Segundo Jannuzzi (2009), os primeiros estudos na região do campo experimental

de Sarapuí foram realizados por Pacheco Silva (1953). Entretanto, o campo

experimental de Sarapuí foi estabelecido oficialmente em meados dos anos 1970 pelo

Instituto de Pesquisas Rodoviárias do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem

(IPR-DNER) visando o estudo de aterros sobre argilas moles, um problema enfrentado

por aquele órgão ao longo de todo país (Ortigão e Lacerda, 1979). Um abrangente

projeto de pesquisas foi iniciado em 1974, sob a supervisão do Professor Willy Lacerda,

da COPPE/UFRJ. Pesquisas foram conduzidas numa cooperação entre IPR-DNER,

COPPE/UFRJ e PUC-Rio. Várias pesquisas, envolvendo ensaios de campo e

laboratório, instrumentação de aterros e escavação, foram realizadas (e.g., Lacerda et

al., 1977, Werneck et al., 1977, Ortigão et al., 1983, Sayão, 1980, Danziger et al., 1997).

Artigos abrangentes envolvendo as pesquisas no campo experimental de Sarapuí foram

elaborados por Almeida e Marques (2002), Almeida et al. (2005) e Cavalcante et al.

(2006). Situado em uma área junto à Baía de Guanabara, na margem esquerda do rio

Sarapuí, cerca de 7 km da cidade do Rio de Janeiro, suas coordenadas médias são

22º44’39’’(S) e 43º17’23’’(W). Todavia, nos últimos 15 anos, aspectos associados,

sobretudo, à segurança fizeram com que a utilização do depósito de Sarapuí se tornasse

problemática. Assim, e com o apoio da Marinha, foi possível a utilização de área da

Estação Rádio da Marinha no Rio de Janeiro, dando origem ao local que passou a ser

designado Sarapuí II. O novo campo situa-se também na margem esquerda do rio

Sarapuí, a cerca de 1,5 km de Sarapuí I (Figura III.1).

38

Figura III 1- Sarapuí I e Sarapuí II em relação à rodovia Washington Luiz BR 040

Seis pesquisas já foram realizadas em Sarapuí II: duas relacionadas a fundações

(Francisco, 2004, Alves, 2004); uma a ensaios de campo (Jannuzzi, 2009); uma ao

desenvolvimento de um novo equipamento de investigação geotécnica (Porto et al.,

2010); outra a ensaios de campo e laboratório (Jannuzzi, 2013); e outra associada ao

desenvolvimento da estaca-torpedo (Danziger, 2013). Assim, a quantidade de

investigações geotécnicas disponível vem aumentando à medida que novas pesquisas

vêm sendo realizadas.

Segundo Jannuzzi (2013), os ensaios de granulometria forneceram a seguinte

composição média ao longo do perfil: 60 % de argila, 20 % de silte e 10 % de areia

(Figura III.2 a). O limite de liquidez de Sarapuí II aumenta com a profundidade, de

cerca de 105% perto da superfície, até 2,5-3,0 m de profundidade, quando alcança

maiores valores, em torno de 210 %. A partir dessa profundidade, wL decresce com a

profundidade até atingir aproximadamente 125% na base do material muito mole.

Menores valores de wL são encontrados abaixo de 8 m de profundidade, referindo-se ao

silte argiloso amarelo do Pleistoceno, subjacente ao pacote muito mole. Os valores do

Petrópolis

Rio de Janeiro

Sarapuí I

Was

hin

gto

n L

uiz

BR

-04

0

Rio Sarapuí

100 m

Sarapuí II

39

limite de plasticidade, wP, mantêm-se praticamente constantes, em torno de 35 a 45% ao

longo de todo o perfil. Já os valores de índice de plasticidade, IP (=wL-wP), apresentam

um crescimento com a profundidade, de cerca de 70% na superfície a 160-170% a 2,5-

3,0 m de profundidade, então decrescem com a profundidade até aproximadamente 80-

90% na base do material muito mole. Valores menores, em torno de 35-50% abaixo de

8 m de profundidade, referem-se ao silte argiloso. O teor de umidade natural, wn,

indicou valor de 180% da superfície a 4 m de profundidade, de 140% de 4 m a 7,5 m e

de 40% de 8m a 9 m (Figura III.2 b). O peso específico saturado do solo, γsat foi de 12,7

kN/m3 na superfície a 14,0 kN/m

3 a 7,5m de profundidade (Figura III.2 c). Pode-se

dizer que o teor de matéria orgânica (MO) decresce com a profundidade até 3,0 m, de

uma faixa de 11-18 % para 5-6 % aproximadamente, e de 3,0 m a 5,5-6,0 m é

aproximadamente constante, em torno de 5-6%; de 6,0 a 8,0 m é também

aproximadamente constante na faixa de 7-9%. Na camada de silte argiloso amarelo

abaixo de 8,0 m o teor de matéria orgânica varia de 1 a 2% (Figura III.2 d). No que diz

respeito ao OCR, pode-se verificar que até em torno de 3,0 m de profundidade o solo se

encontra sobreadensado, após esta profundidade, pode-se dizer, que ele se encontra

levemente sobreadensado, com uma razão de sobreadensamento em torno de 2. (Figura

III.2 e). A resistência não drenada obtida no ensaio de palheta variou de 8,5 kPa na

superfície a 17,9 kPa a 7 m. Nos ensaios de DSS os valores de resistência não drenada

variaram de 4,5 -5,0 kPa em torno de 1,5 m chegando a 10 kPa em torno de 6,0 m.

40

Figura III 2 - Dados de Sarapuí II: (a) composição granulométrica; (b) wN, wL, wP, (c) peso específico

natural; (d) teor de matéria orgânica e (e) OCR

Foram realizados no campo experimental de Sarapuí II seis sondagens à

percussão, 5 verticais de palheta elétrica (a cada 0,50 m), 4 verticais de barra cilíndrica

(T-bar) e 7 verticais de piezocone (Jannuzzi, 2009). A Figura III.3 ilustra a localização

dos ensaios e, o perfil geotécnico, obtido através de sondagens a percussão, é

apresentado na Figura III.4. A camada de argila muito mole possui espessura variando

entre 6,5 m e 10,0 m na região ensaiada. A camada de solo muito mole é sobrejacente a

uma camada de silte argiloso amarelo, por sua vez sobrejacente a camadas de areia

argilosa, silte argiloso e argila siltosa. Segundo Jannuzzi (2013), a camada de argila

mole foi formada durante o período Holoceno e a de silte argiloso durante o

Pleistoceno.

a b c d e

Amostras restauradas

41

O período Quaternário é dividido em duas épocas: a do Pleistoceno, que vai de

1.800.000 anos AP até 10.000 anos AP, e a do Holoceno, de 10.000 anos AP até hoje

(Fairchild et al., 2009).

Segundo Jannuzzi (2013), a datação realizada nos sedimentos pela empresa Beta

Analytic mostrou que a idade geológica da camada do Holoceno cresce linearmente

com a profundidade, variando de 2340-2150 anos AP a 0,5 m, a 8650-8450 anos AP a

7,2 m. No que diz respeito à camada de silte-argiloso, pertencente ao Pleistoceno

superior, com idades de 12530 a 12460 anos AP, em datações feitas nas profundidades

8,5 m – 8,6 m.

Figura III 3 - Locação dos ensaios (Jannuzzi, 2009)

42

Figura III 4 - Perfil geotécnico traçado a partir das sondagens a percussão (Jannuzzi 2009)

43

Um resultado típico de ensaio de piezocone é apresentado na Figura III.5, onde a

parte inferior dos resultados dos ensaios de piezocone, subjacente à camada de argila

mole de aproximadamente 8 m de espessura, refere-se à camada de silte argiloso

amarelo.

Figura III 5 - Resistência de ponta corrigida (qt), atrito lateral (fs), e poro-pressão na base do cone (u2) de um

ensaio de piezocone típico no campo experimental de Sarapuí II (adaptado de Jannuzzi, 2009)

3.2. Ensaios utilizados na presente pesquisa

O presente trabalho utilizará os ensaios de piezocone, realizados por Jannuzzi

(2009), para a classificação do material deste depósito através de propostas de

classificação do comportamento do material, conforme itens 2.2 e 2.3. A principal

ênfase será dada à camada de silte argiloso do Pleistoceno, uma vez que esta camada

ainda não foi detalhadamente estudada.

44

Vale salientar que das 7 verticais de piezocone, apenas uma, designada CPTU-5,

foi realizada sob o aterro, portanto, essa vertical não será analisada no presente trabalho.

A Tabela III.1 mostra a designação dos ensaios, sua data de realização, a condição de

ensaio e o penetrômetro utilizado.

Tabela III 1 - Ensaios realizados (Jannuzzi, 2009)

Embora a vertical CPTU-1 tenha apresentado problemas relativos à fixação das

hastes no sistema de cravação, seus resultados se situaram na tendência do conjunto

(Jannuzzi, 2009), e, por esse motivo, esse ensaio não será excluído da análise do presente

trabalho.

Os ensaios de piezocone foram realizados com os equipamentos da

COPPE/UFRJ e da Grom-Gil, que são capazes de medir resistência de ponta (qc), atrito

lateral (fs), poro-pressão na face (u1) e na base do cone (u2). Contudo, para o presente

trabalho as informações de u1 não serão analisadas, uma vez que o software utilizado

neste projeto não processa o resultado de duas posições de poro-pressão

45

simultaneamente, conforme citado no item 2.5. Adicionalmente, os ábacos de

classificação do solo utilizados para ensaios de piezocone são referentes à posição da

poro-pressão na base, u2.

Segundo Jannuzzi (2009), a relação de áreas obtida na calibração dos piezocones

Coppe IV e Grom-Gil foi de 0,75. Essa informação é utilizada na determinação da

resistência de ponta corrigida, qt, que é especialmente importante em argilas moles e

siltes, onde o excesso de poro-pressão é elevado e a resistência de ponta é baixa (e.g.,

Robertson, 1990).

Bezerra (1996) menciona que o piezocone Coppe-IV segue a padronização

recomendada pela ISSMFE (1989) e apresenta suas principais dimensões (Figura III.6):

Figura III 6 - Principais dimensões do piezocone Coppe-IV (Bezerra, 1996)

O diâmetro do cone é 35,7 mm e, portanto, o valor do raio do cone é de 17,85

mm. A distância do centro da luva de atrito à base do cone vale 67,65 mm, que será

utilizada na correção da profundidade do atrito lateral, conforme abordado no item 3 do

presente trabalho.

Vale ressaltar que os piezocones Coppe IV e Grom-Gil apresentam as mesmas

dimensões.

46

Segundo Jannuzzi (2009) em todos os ensaios o nível d’água encontrava-se no

nível do terreno e a referência de profundidade considerada para o ensaio de piezocone

é a base do cone (ver ainda ISSMGE, 1999), conforme ilustra a Figura III.7.

Figura III 7 - Referência de profundidade (adaptado de Jannuzzi, 2009)

Pode-se dizer que o peso específico é especialmente relevante no caso das

análises com base em dados normalizados, ou seja, para o caso do presente trabalho, se

refletirá nas propostas de Robertson (1990) e Schneider et al. (2008). Conforme

mencionado no item 2.6 o peso específico saturado do solo, γsat, em Sarapuí II, varia de

12,7 kN/m3 na superfície a 14,0 kN/m

3 a 7,5m de profundidade. Apesar do software de

interpretação poder estimar valores de peso específico (kN/m3), é possível alterar este

parâmetro, de modo que no presente trabalho será adotado o γsat (kN/m3) do solo de

acordo com a profundidade, segundo recomendações de Jannuzzi (2013), conforme

pode ser visto na Tabela II 6.

Tabela II 5 - Peso específico por profundidade (Jannuzzi, 2013)

Profundidade (m) Peso específico (kN/m3

)

0 à 2 12,7

2 à 5 12,9

5 à 7 13,5

7 à 8 14,0

47

4. Apresentação e Análise dos Resultados dos Ensaios de Piezocone

4.1. Metodologia

Foram realizados sete ensaios de piezocone no campo experimental de Sarapuí II

(Jannuzzi, 2009), conforme a Tabela II.5, sendo 6 no depósito de solo mole e um sob o

aterro existente na estrada de acesso – a vertical CPTU-5 – , que não será estudado por

fugir do escopo principal do trabalho.

Os arquivos de dados foram fornecidos em planilhas Microsoft Excel (formato

*.xls) e apresentavam as seguintes informações: (i) profundidade (m), (ii) resistência de

ponta (kPa), (iii) atrito lateral (kPa), (iv) medida de poro-pressão na base (u2) (kPa) e (v)

medida da poro-pressão na ponta (u1) (kPa). Além disso, os arquivos também

continham dados de ensaios de dissipação, valores da profundidade corrigidos para a

base do cone (m) e a relação de atrito. A Figura IV.1 ilustra o arquivo digital fornecido

do ensaio CPTU-2.

O programa utilizado na presente pesquisa é o CPeT-IT v.1.7.6.42, da

Geologismiki (descrito no item 2.4), adquirido por um dos projetos de pesquisa do

Professor Fernando Danziger, um dos orientadores deste trabalho. Os dados fornecidos

foram trabalhados de modo a agilizar e facilitar a interpretação do programa. Adotou-se

uma metodologia que pode ser dividida em três partes: (i) tratamento das informações

disponibilizadas; (ii) manipulação do programa e (iii) análise global preliminar.

48

Figura IV 1 - Arquivo com os dados do ensaio CPTU-2

i) Tratamento das informações disponibilizadas

Inicialmente realizou-se um tratamento dos dados fornecidos com a eliminação

dos ensaios de dissipação e troca de haste, com o intuito de evitar a dispersão dos

resultados com valores que não são representativos da cravação. Permaneceram no

arquivo de entrada somente os dados que seriam utilizados pelo programa, sendo o

restante eliminado. Os arquivos passaram a conter, então, os seguintes dados de entrada:

(i) profundidade corrigida (m), (ii) resistência de ponta (MPa), (iii) atrito lateral (kPa) e

(iv) medida de poro-pressão na base, u2 (kPa).

Em consequência da diferença de posição da ponta cônica, da luva de atrito e do

transdutor de poro-pressão, torna-se relevante a correção da profundidade para cada um

desses sensores. A profundidade corrigida teve como referência a base do cone,

consequentemente, a carga de ponta dispensa correção de profundidade. O elemento

poroso u2 dista 5,25 mm ou 0,525 cm da base do cone e a correção correspondente, para

fins práticos, pode ser desconsiderada. Já no que diz respeito ao atrito lateral, torna-se

necessária uma correção considerando como referencial de profundidade para o atrito

49

lateral o centro da luva de atrito. A luva de atrito possui 133,8 mm de extensão e seu

centro encontra-se a 67,65 mm ou 6,765 cm da referência de profundidade adotada. O

software utilizado não permite interpretar resultados com duas referências de

profundidades, portanto a correção foi feita somente com a finalidade de minimizar os

erros devidos à profundidade. Sabendo-se que a aquisição de dados do piezocone é feita

a cada 2 cm e que os primeiros 7 cm do ensaio alcançam aproximadamente o centro da

luva de atrito, optou-se por excluir os quatro primeiros dados de atrito lateral e ajustou-

se a coluna do atrito lateral para a posição zero de profundidade, de modo a ser

coincidente com a metade da luva de atrito. Os quatro últimos dados de resistência de

ponta e poro-pressão foram eliminados da análise, uma vez que, feita a correção de

profundidade, não existe informação de atrito lateral.

ii) Manipulação do programa

Com os dados de entrada adequadamente ajustados, pode-se, agora, implementá-

los ao programa CPeT-IT, versão 1.7.6.42, da Geologismiki.

Após importar os arquivos Excel em formato *.xls, procede-se com a

implementação de alguns inputs solicitados pelo programa, como: peso específico do

solo, relação de área, raio do cone e nível do lençol freático, conforme pode ser visto na

Tabela IV.1, cujos valores já foram referenciados no item 2.6.2.

50

Tabela IV 1 - Valores de input no programa

Peso específico em

função da profundidade

Prof. (m) γ (kN/m3)

0 a 2 m 12,7

2 a 5 m 12,9

5 a 7 m 13,5

7 a 8 m* 14,0

Relação de área 0,75

Raio do cone (m) 0,01785

Nível d'água ≡ Nível do terreno

*Para profundidade superior a 8 metros, adotou-se peso específico de 16,0 kN/m3.

iii) Análise global preliminar

Após a importação dos dados tratados em formato Excel e a implementação dos

inputs no programa, prossegue-se com a análise preliminar dos resultados obtidos pelo

programa gráficos básicos que o software fornece (resistência de ponta, atrito lateral e

poro-pressão versus profundidade), de modo a verificar e separar, para cada ensaio, as

duas camadas de argila a serem estudadas: argila do Holoceno e argila do Pleistoceno.

A Figura IV.2 ilustra o ensaio CPTU 04, no qual identificou-se as duas camadas de

argila a serem estudadas na presente pesquisa.

Figura IV 2- Verificação do comportamento do material pelos dados básicos do ensaio e divisão em camadas

51

Para definir com maior acurácia a profundidade onde há mudança de

comportamento, utilizou-se a ferramenta geotechnical section module do CPeT-IT que

permite a criação de um perfil geotécnico de forma manual, como mostra a Figura III.3.

Figura IV 3 - Uso do software para definir as camadas de solo

Uma vez definidas as camadas para cada ensaio, procede-se com a análise

individual de cada uma delas.

4.2. Apresentação dos Resultados

Os ensaios de piezocone realizados serão apresentados, a princípio,

conjuntamente, de modo a se identificar as diferentes camadas. Após esta primeira

análise será estudada separadamente cada camada identificada (a camada do Holoceno e

a do Pleistoceno).

Os resultados serão apresentados da seguinte forma:

52

i) Resultados não normalizados e normalizados

Resultados não normalizados (resistência de ponta corrigida, qt, razão ou

relação de atrito, FR, poro-pressão, u2, e o índice não normalizado ISBT) e resultados

normalizados (parâmetros normalizados de resistência de ponta, Qtn, relação de atrito,

Fr (%), parâmetro de poro-pressão Bq, e o índice de comportamento do solo Ic). As

Figuras IV.4 e IV.5 ilustram os resultados não normalizados e normalizados de todo o

perfil dos ensaios de piezocone. As Figuras IV.6 e IV.7 enfatizam os resultados da

camada do Holoceno e as Figuras IV.8 e IV.9 a do Pleistoceno.

54

Resultados globais: respostas básicas

Figura IV 4 - Resultados básicos (não normalizados)

55

Resultados globais: respostas normalizadas

Figura IV 5 - Resultados básicos normalizados

56

Camada do Holoceno: respostas básicas

Figura IV 6 - Resultados básicos (não normalizados) - Camada do Holoceno

57

Camada do Holoceno: respostas normalizadas

Figura IV 7 - Resultados normalizados - Camada do Holoceno

58

Camada do Pleistoceno: respostas básicas

Figura IV 8 - Resultados básicos (não normalizados) - Camada do Pleistoceno

59

Camada do Pleistoceno: respostas normalizadas

Figura IV 9 - Resultados normalizados - Camada do Pleistoceno

60

ii) Ábacos de classificação do comportamento do solo – Propostas de Robertson et.

al. (1986), Robertson (1990) e Schneider et. al. (2008)

Neste item serão abordados os resultados obtidos das propostas de Robertson et

al. (1986), ábacos para parâmetros não normalizados, e normalizados (Robertson,

1990), e da proposta de Schneider (2008), tanto para a camada do Holoceno quanto para

a do Pleistoceno.

Conforme apresentado no item 2.6.1 do presente trabalho, nos primeiros 3m do

depósito há forte presença de matéria orgânica, fragmentos e conchas. Além disso, esse

primeiro material encontra-se sobreadensado, enquanto o restante do depósito tem OCR

constante de aproximadamente 1,7, ou seja, é levemente sobreadensado. Como o

principal objetivo da pesquisa é o estudo da camada de silte argiloso do Pleistoceno e a

verificação do material proveniente do Holoceno acontecerá apenas a título de

comparação, entende-se que a mesma deve acontecer sobre as mesmas condições de

história de tensões, ou seja, com o mesmo OCR. Portanto, a apresentação e a análise dos

ábacos de classificação dos solos para a primeira camada não estarão incluídos os

pontos de 0 a 3 m de profundidade.

As Figuras IV.10 e IV.11 apresentam os gráficos da proposta de classificação do

solo através do método de Robertson et. al. (1986), já as Figuras IV.12 e IV.13 a

proposta de Robertson (1990). Em ambas as propostas foram analisadas as camadas do

Holoceno e do Pleistoceno separadamente, nesta mesma ordem.

Os resultados da proposta de Schneider et al. (2008) para a argila do Holoceno e

do Pleistoceno, respectivamente, podem ser vistos na Figuras IV.14 e IV.15.

61

Figura IV 10 - Dados da camada do Holoceno plotados no ábaco não normalizado de Robertson et al. (1986)

Figura IV 11 - Dados da camada do Pleistoceno plotados no ábaco não normalizado de Robertson et al. (1986)

62

Figura IV 12 - Dados da camada do Holoceno plotados na proposta de ábaco normalizado de Robertson (1990)

Figura IV 13 - Dados da camada do Pleistoceno plotados na proposta de ábaco normalizado de Robertson

(1990)

63

Figura IV 14 - Dados da camada do Holoceno plotados na proposta de Schneider et al. (2008) em dois formatos

Figura IV 15 - Dados da camada do Pleistoceno plotados na proposta de Schneider et al. (2008) em dois

formatos

64

4.3. Análise dos Resultados

Pode-se dizer que, de uma forma geral, o depósito de Sarapuí II foi formado em

dois períodos geológicos distintos. A primeira camada de aproximadamente 7,5 a 8,0 m

de espessura, que corresponde à camada de argila mole, foi formada durante o período

do Holoceno e a segunda, com aproximadamente 2,5 m de espessura, que corresponde

às profundidades de aproximadamente 7,5-10,0 m, foi formada durante o Pleistoceno

(Jannuzzi, 2013).

Através dos resultados básicos, não normalizados, Figuras IV.4, IV.6, IV.8,

pode-se verificar que a resistência de ponta, qc, é crescente e aproximadamente linear

com a profundidade variando de 180 kPa em 3,0 m a 350 kPa em torno de 7,5-8,0 m.

Ao atingir a camada do Pleistoceno, observa-se um aumento brusco da resistência de

ponta que varia de 1000 kPa podendo a atingir valores superiores a 2000 kPa. Pode-se

dizer que um valor representativo para esta camada é 1200 kPa. No que diz respeito à

relação de atrito (FR%), pode-se dizer que a camada do Holoceno apresenta uma

tendência decrescente com a profundidade, variando de 3,0 % a 3,0 m a 1,5% a 7,5 m.

Já a camada do Pleistoceno apresenta uma tendência constante em torno de 2,5% de

7,5 m a 10 m. No que diz respeito à poro-pressão u2, verifica-se a 0,5 m de

profundidade a geração de excesso negativo de poro-pressão, indicando o

sobreadensamento do material. Os valores de u2 são crescentes com a profundidade,

variando em torno de 85 kPa a 3,0 m e chegando a 180 kPa a 7,5-8,0 m. Na camada de

Pleistoceno u2 varia de 120 kPa a 500 kPa, podendo-se considerar uma tendência

constante em torno de 310 kPa . O ISBT tem uma tendência decrescente com a

profundidade, variando de 3,7 a 3,0 m a 3,2 a 7,5-8,0 m (camada do Holoceno). Já na

camada do Pleistoceno chega a atingir 2,8-3,0 a 10,0 m.

65

Já através dos resultados normalizados, Figuras IV.5, IV.7, IV.9, pode-se

verificar que a resistência de ponta normalizada (Qtn) é aproximadamente constante com

a profundidade, de 3,0 m a 7,5-8,0 m, em torno de 10. Ao atingir a camada do

Pleistoceno, observa-se um aumento brusco da resistência de ponta normalizada,

variando de 20 a 50, podendo-se considerar uma tendência constante em torno de 30.

No que diz respeito à relação de atrito (Fr %), pode-se dizer que a camada do Holoceno

apresenta uma tendência decrescente com a profundidade, variando de 4,0 % a 3,0 m a

2,0% a 7,5 m. Já a camada do Pleistoceno apresenta uma tendência constante em torno

de 3,0%, de 7,5 m a 10 m. No que diz respeito ao parâmetro de poro-pressão (Bq),

verifica-se de 0,5m a 1,5 m de profundidade um valor negativo indicando, neste caso,

um material sobreadensado. Os valores de Bq são constantes com a profundidade, em

torno de 0,45, de 3,0 a 7,5 m. Na camada do Pleistoceno Bq é constante em torno de

0,25 de 7,5 m a 10 m. O Ic tem uma tendência de ser constante com a profundidade, na

faixa de 2,8 a 3,0 (camada do Holoceno). Já na camada do Pleistoceno pode-se

considerar um valor médio de 2,7 em toda a camada.

A Tabela IV.2 apresenta um resumo comparando dados não normalizados e

normalizados das argilas do Holoceno e do Pleistoceno, bem como a tendência de cada

grandeza com relação à profundidade.

66

Tabela IV 2 - Comparação dos dados não normalizados e normalizados das argilas do Holoceno e do

Pleistoceno

Profundidade (m)

/período geológico

Grandezas e tendências de comportamento

Dados não normalizados Dados normalizados

3 a 7,5 - 8,0

Holoceno

qt (kPa) 180 a 350

Crescente Qtn

10

Constante

FR (%) 3,0 a 1,5

Decrescente Fr( %)

4,0 a 2,0

Decrescente

u2 (kPa) 85 a 80

Decrescente Bq

0,45

Constante

ISBT 3,7 a 3,2

Decrescente Ic

2,9

Constante

7,5 - 8,0 a 10

Pleistoceno

qt (kPa) 1200

Constante Qtn

30

Constante

FR (%) 2,5

Constante Fr( %)

3,0

Constante

u2 (kPa) 310

Constante Bq

0,25

Constante

ISBT 2,9

Constante Ic

2,7

Constante

Pode-se verificar a importância da normalização ao se comparar os resultados

normalizados e não normalizados, o que ilustra a menção de Robertson (2009), que diz

que para solos normalmente adensados a resistência de ponta irá aumentar linearmente

com a profundidade, podendo mudar a classificação com o aumento da profundidade.

Nos resultados normalizados do Holoceno todas as grandezas ficaram constantes, com

exceção do Fr(%), já nos resultados não normalizados todas as grandezas apresentaram

tendências diferentes. Já para a camada do Pleistoceno tanto os resultados normalizados

quanto os não normalizados apresentaram a mesma tendência de valores constantes com

a profundidade. Estes resultados serão analisados detalhadamente a seguir.

Após esta análise geral dos resultados normalizados e não normalizados, dar-se-

á prosseguimento à análise dos resultados através das propostas de Robertson et al.

(1986), Robertson (1990) e de Schneider et al. (2008), de cada uma das camadas do

Holoceno e do Pleistoceno. É importante ressaltar que as análises dos ábacos de

Robertson vão considerar a proposta de unificação de Robertson (2010) entre as 12

67

zonas SBT (Robertson et al., 1986) e as 9 zonas SBTn (Robertson, 1990), conforme

item 2.2.2 e a Tabela II.2 do presente trabalho. Ênfase maior será dada à camada do

Pleistoceno, uma vez que o resultado do ensaio de piezocone – baixa resistência de

ponta (qt) e atrito lateral (fs) e alto valor de excesso de poro-pressão – não deixa dúvidas

que a camada do Holoceno é de argila mole.

i) Análise da proposta de Robertson et al. (1986) modificada por Robertson (2010)

Através da Figura IV.10, onde são plotados os dados da camada do Holoceno,

pode-se verificar que no ábaco qc/pa versus FR(%) os pontos caíram predominantemente

na região 3, com FR (%), variando de 0,7% a 5,5%, e qc/pa de 1,2 a 4,0. No ábaco qt

versus Bq, verifica-se que a maioria dos dados também caiu na região 3, com Bq

variando de 0,2 a 0,75 e qt de 0,12 MPa a 0,4 MPa. Pode-se dizer que a camada do

Holoceno, de acordo com Robertson et al. (1986), seria uma argila ou argila siltosa.

Através da Figura IV.11, onde são plotados os dados da camada do Pleistoceno,

pode-se verificar que no ábaco qc/pa versus FR (%) os pontos caíram na região de

transição de 3 para 4, com FR (%) variando de 1,5% a 5%, e qc/pa de 2 a 18. No

ábaco qt versus Bq, verifica-se que os pontos ficaram mais dispersos, caindo nas regiões

3, 4, 5 e 6. O qt variou de 0,22 MPa a 2 MPa e o Bq de -0 a 0,55, com alguns pontos

negativos indicando que o material estaria sobreadensado ou compacto, com tendência a

dilatar quando cisalhado. De acordo com Robertson (2009), no caso de dúvida o

gráfico qc/pa versus FR (%) é mais confiável, uma vez que o elemento poroso pode

perder a saturação ao passar por camadas sobreadensadas ou compactas, o que não é o

caso dos ensaios do presente trabalho. Considerando que as zonas 5 e 6 (solo arenoso)

identificadas pelo ábaco Qt x Bq não convergem com o expressivo excesso de poro-

pressão apresentado pelo ensaio, a autora da presente pesquisa, interpreta que,

68

independentemente da recomendação de Robertson (2009), este ábaco se mostra menos

confiável, e assim considera que a camada do Pleistoceno está na transição da região 3

para a 4 sendo considerada, portanto, argila siltosa ou silte argiloso, conforme indica o

ábaco baseado em FR.

A Figura IV.16 é a união das Figuras IV.10 e IV.11, onde se pode verificar as

camadas do Holoceno (em cinza) e a do Pleistoceno (em verde).

Figura IV 16 - Pontos das duas camadas plotados na proposta de Robertson et al. (1986), atualizada por

Robertson (2010)

Nota-se que, tanto no ábaco qc/pa versus FR (%) quanto no qt versus Bq, a

mancha de pontos do Pleistoceno está deslocada para cima em relação aos pontos do

Holoceno. Isso acontece uma vez que o material do Pleistoceno tem maior resistência de

ponta que a do Holoceno. Além disso, no gráfico Bq há um deslocamento para a

esquerda, na direção de aumento da razão de sobreadensamento, enquanto no ábaco

qc/pa x FR(%) esse movimento acontece no sentido contrário (para a direita), indo no

sentido de redução de sensibilidade. Logo, a proposta de Robertson et al. (1986) indica

69

que o material da segunda camada tem maior OCR e menor sensibilidade que o da

primeira camada. A autora da presente pesquisa faz a seguinte ressalva: considerando

que todo o depósito de Sarapuí II tenha sido formado submerso (Jannuzzi, 2013) e que

não tenha ocorrido erosão, espera-se que a camada do Pleistoceno seja normalmente

adensada, o que contraria a indicação do método. Entretanto, para se ter certeza, a

autora recomenda que sejam realizados mais ensaios de adensamento na camada do

Pleistoceno para esclarecer esta questão.

ii) Análise da proposta de Robertson (1990)

A Figura IV.12 apresenta os dados da camada do Holoceno plotados na proposta de

gráficos normalizados de Robertson (1990). No ábaco Qtn x Fr(%) é possível verificar que o

conjunto de pontos está na região 3, com Fr(%) variando de 1% a 8%, e Qtn de 4 a 14.

Muitos pontos encontram-se na região hachurada do ábaco, a qual indica material

normalmente adensado, o que pode ser confirmado através dos ensaios de adensamento

realizados por Jannuzzi (2013). Os pontos à direita dessa região (limite superior de Fr)

são referentes ao material mais próximo da crosta, que tem um maior Fr para a mesma

resistência de ponta. Observa-se ainda no ábaco Qtn versus Bq que a maior parte dos

dados encontra-se na zona 3, com Bq variando de 0,2 a 0,6 e Qtn de 6 a 15. Cabe

salientar que esses pontos, embora plotados na região 3, encontram-se próximos da

transição para a zona 4. Portanto, ambos os diagramas indicam zona 3, o que implica em

um solo argiloso ou argilo siltoso.

Na Figura IV.13 estão plotados os dados da camada do Pleistoceno, onde se

pode verificar que no ábaco Qtn x Fr(%) os pontos estão concentrados na região de

SBT=4, com Fr(%) variando de 1,8% a 5% e Qtn de 5 a 40. No ábaco Qtn x Bq, os

pontos ocupam principalmente as regiões 4 e 5, com alguns pontos de transição

70

ocupando a região 3. Neste ábaco, Bq varia de 0 a 0,55 e Qtn de 5 a 40. Observam-se

alguns pontos de Bq negativo, indicando que o material está sobreadensado ou

compacto, com tendência a dilatar quando cisalhado. Assim, o gráfico Qtn x Fr(%)

indica zona SBT 4 e o Qtn x Bq zona 4 ou 5, e, podendo-se inferir que o comportamento

do solo do Pleistoceno é de uma argila siltosa ou de um silte argiloso.


camadas do Holoceno (em cinza) e a do Pleistoceno (em verde).

Figura IV 17 - Pontos das camadas 1 e 2 plotados no gráfico normalizado de Robertson (1990)

Assim como no ábaco proposto por Robertson et al. (1986) ao se comparar os

materiais no mesmo gráfico, verifica-se os pontos do Pleistoceno estão deslocados para

cima em relação aos pontos do Holoceno. Isso acontece uma vez que o material do

Pleistoceno tem maior resistência de ponta que a do Holoceno. Adicionalmente, nos

gráfico Bq há um deslocamento para a esquerda, na direção de aumento da razão de

sobreadensamento, enquanto no ábaco SBTn, esse deslocamento se dá de forma suave

71

para a direita, indicando maior OCR, idade e densidade, e menor sensibilidade. A autora

da presente pesquisa concorda com o ábaco de determinação do tipo solo quanto à

classificação das duas camadas, de modo a interpretar a do Holoceno – solo argiloso ou

argilo siltoso – como um solo argiloso, em virtude da baixa razão de atrito (FR), da

pequena resistência de ponta e da geração de excesso de poro-pressão u2 e a camada do

Pleistoceno como sendo uma argila siltosa ou um silte argiloso. No que diz respeito à

sensibilidade a autora também interpreta a camada no Holoceno como sendo mais

sensível do que a do Pleistoceno. Já com relação ao OCR a autora reafirma o

comentário anterior que menciona a expectativa do material do Pleistoceno ser

normalmente adensado com um OCR igual ou ligeiramente menor do que o do

Holoceno, divergindo das propostas dos ábacos.

iii) Análise da proposta de Schneider et al. (2008)

Os dados da camada do Holoceno plotados sobre o gráfico de Schneider et al.

(2008) estão apresentados na Figura IV.14 em dois formatos: o primeiro ábaco,

𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡

𝜎𝑣𝑜) 𝑥𝑙𝑜𝑔 (

∆𝑢2

𝜎𝑣𝑜′ ) , que tem uso indicado para argilas, siltes argilosos, siltes,

siltes arenosos e areias, onde não ocorre a geração de excesso de poro-pressão negativa

durante a penetração, e o segundo, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡

𝜎𝑣𝑜) 𝑥 (

∆𝑢2

𝜎𝑣𝑜′ ), é indicado para areias e solos

transicionais com pequeno excesso de poro-pressão negativa durante a penetração

(conforme mencionado no Capítulo 2, item 2.3).

Nota-se que o conjunto de pontos ocupa predominantemente a região 1b do

gráfico, a qual corresponde a argilas, com alguns pontos sobre a zona 1a (siltes e argilas

com baixo índice de rigidez), com Q=qcnet/σvo variando de 4 a 18 e Δu2/σ’vo de 1,5 a 7.

72

Com a maioria dos pontos sobre a zona 1b, pode-se dizer que o solo do Holoceno

segundo este método é uma argila.

Na Figura IV.15 estão plotados os dados da camada do Pleistoceno, também em

dois formatos (idênticos aos mencionados anteriormente), onde os resultados estão

dispersos nas zonas 1a (siltes e argilas com baixo índice de rigidez) e 1b (argilas), com

alguns pontos ocupando a zona 3 (solos transicionais). Os dados normalizados de

resistência de ponta (Q) estão variando de 4 a 45, e o excesso de poro-pressão (Δu2/σ’vo)

de 0 a 10, com alguns pontos negativos, indicando que o material está sobreadensado ou

compacto. Portanto, a proposta de Schneider et al. (2008) não conduz a uma única zona

de tipo de solo, e indica somente que se trata de um material de granulometria fina

(argila ou silte).


camadas do Holoceno (em azul) e a do Pleistoceno (em verde).

Figura IV 18 - Pontos das camadas 1 e 2 plotados no gráfico proposto por Schneider et al. (2008)

73

Ao se comparar os dois materiais plotados no mesmo ábaco (Figura IV.18),

observa-se que os pontos do Pleistoceno estão deslocados para cima e levemente para a

direita, indicando que a camada do Pleistoceno tem um cv maior que a do Holoceno, e a

indicação de um aumento do OCR da camada do Pleistoceno em relação à do Holoceno.

Os mesmos comentários feito para as propostas de Robertson et. (1986) e Robertson

(1990) são válidos para Schneider et alii (2008).

iv) Análise segundo os trabalhos recentes de Robertson (2009, 2012a)

Atualizações recentes da proposta de Robertson (1990) podem complementar a

análise do tipo de comportamento de solo. Segundo Robertson (2012b), quão maior o

índice de classificação dos solos Ic, maior é a plasticidade de um dado material, sendo

Ic=2,60 um valor estimado, que limita materiais plásticos e não plásticos. Nesse sentido,

a Figura IV.19 indica o aumento de plasticidade a partir de Ic=2,60, de modo que a

argila do Holoceno mostra-se mais plástica do que o silte argiloso do Pleistoceno, o

qual, inclusive, tem sua mancha de pontos situada bem próxima à curva divisória

Ic=2,60, o que implica em um comportamento pouco plástico. Isso está correto, uma vez

que a camada do Holoceno possui maiores valores de LL e IP que a do Pleistoceno.

74

Figura IV 19 - Índice de classificação dos solos Ic sobreposto ao gráfico Qt x Fr, adaptado de Robertson (2009)

As Figuras IV.20 e 21 apresentam, respectivamente, os dados das camadas de

solo do Holoceno e Pleistoceno plotados no ábaco de classificação dos solos Qt x Fr

com os limites aproximados do comportamento drenado-dilatante, drenado-

compressivo, não-drenado-dilatante, não-drenado-compressivo.

Figura IV 20 - Pontos do Holoceno plotados no gráfico Qt x Fr com os limites aproximados do comportamento

mecânico do solo, adaptado de Robertson (2012a)

Pontos de transição de camada

75

Figura IV 21 - Pontos do Pleistoceno plotados no gráfico Qt x Fr com os limites aproximados do

comportamento mecânico do solo, adaptado de Robertson (2012a)

No que diz respeito à camada do Holoceno, Figura IV.20, pode-se dizer que

todos os dados encontram-se praticamente na região de carregamento não drenado;

quanto à tendência de variação de volume, observa-se que a maioria dos dados

apresenta tendência de compressão quanto cisalhado, todavia, um número significativo

apresenta dilatância. Esses dados que apresentam dilatância estão situados próximos à

camada sobreadensada, entre as profundidades de 3 m e 4 m. Ambas as tendências,

dilatante e compressiva, podem ser confirmadas pelos ensaios DSS realizados por

Jannuzzi (2013). Pode-se dizer que, no geral, a camada normalmente adensada do

Holoceno tem um comportamento não drenado e compressivo.

No que concerne à Figura IV.21, observa-se que os pontos com círculo em

vermelho compreendem os pontos de transição da camada de argila do Holoceno para a

do Pleistoceno, os quais apresentam um comportamento não-drenado de compressão.

Os demais dados da camada do Pleistoceno encontram-se na zona não drenada com

comportamento dilatante, com alguns dados na região de transição de não drenado para

76

drenado. Pode-se dizer que a camada do Pleistoceno comporta-se majoritariamente de

forma não drenada e dilatante. Vale salientar que se esperava um comportamento

compressivo, e não dilatante, na camada do Pleistoceno, em função de se acreditar ser

uma camada normalmente adensada.

A Figura IV.22 apresenta os dados do Pleistoceno plotados na proposta de

Robertson (2012a) sobreposta ao ábaco de Schneider et al. (2008). O contorno de Bq,

em linhas azuis, é plotado para exemplificar a conexão com a razão Δu2/σ’vo e o

contorno de OCR, em linhas tracejadas, para verificar a razão do sobreadensamento. A

autora da presente pesquisa tem conhecimento que a melhor comparação para o tipo de

material estudado seria realizado com a primeira proposta de Schneider et al. (2008),

que é para argilas, siltes argilosos, siltes, siltes arenosos e areias, onde não ocorre a

geração de excesso de poro-pressão negativo durante a penetração, entretanto Robertson

(2012a) faz a comparação com o segundo e a título de análise este será interpretado.

Figura IV 22 - Dados do Pleistoceno plotados no ábaco de classificação de Schneider et al. (2008) com o

contorno de Bq e OCR (Robertson, 2012a)

77

De acordo com o exposto na Figura IV.22, a razão de sobreadensamento varia de

1 a 35, o que muito provavelmente não é verdade. Segundo Jannuzzi (2013), o OCR em

Sarapuí II é constante em profundidades abaixo da crosta, na faixa de 1,7 a 2,0, para a

camada do Holoceno. Há a necessidade de realização de maior número de ensaios de

adensamento na camada do Pleistoceno para sanar esta questão. Conforme foi abordado

no item 2.3.3, Robertson (2012a) menciona que o uso de Δu2/σ’vo, não é bom o

suficiente para estimar OCR. Contudo, seria interessante verificar a sobreposição de

OCR principalmente sobre os formatos (log Q x logΔu2/σ’vo) e (log Q x log Bq),

indicados para solos argilosos.

De acordo com a proposta de Robertson, (1990 e 2012a), a camada do

Pleistoceno é uma argila siltosa ou um silte argilo, com comportamento não drenado,

apresentando dilatância quando cisalhado, o que fica consistente com um solo

sobreadensado (quando sobreposto ao gráfico de Schneider et al., 2008). Entretanto a

autora da presente pesquisa volta a reafirmar a importância da realização de um maior

número de ensaios de adensamento na camada do Pleistoceno, e levanta a possibilidade

do material do Pleistoceno ser normalmente adensado com comportamento compressivo

e não dilatante.

78

A Tabela IV.3 apresenta um resumo da classificação do comportamento do solo

através das propostas analisadas.

Tabela IV 3 - Classificação da argila do Holoceno e do Pleistoceno através das propostas analisadas

Propostas de classificação Tipo de solo por período geológico

Holoceno Pleistoceno

Robertson et al. (1986)* Zona 3

Argila/ argila siltosa

Zona 4

Argila siltosa/ silte argiloso

Robertson (1990) Zona 3

Argila/ argila siltosa

Zona 4

Argila siltosa/ silte argiloso

Schneider et al. (2008) Zona 1b

Argila

Zona 1a ou 1b

Argilas ou siltes e argilas com

baixo índice de rigidez

Robertson (2009)

Correlação do ábaco SBTn

com Ic e a plasticidade do

material

Solo plástico

(Ic superior a 2,95)

Solo pouco plástico

(Ic próximo de 2,60)

Robertson (2012a)

Correlação com a resposta

ao cisalhamento

Não drenado

Compressivo

Não drenado

Dilatante

*De acordo com a proposta de unificação (Robertson, 2010)

79

5. Conclusões e Sugestões para Pesquisas Futuras

5.1. Conclusões

Sobre a camada de argila do Holoceno, a camada sobreadensada compreende

aproximadamente os 3 primeiros metros de profundidade, de modo que essa primeira

camada não foi detalhada. Assim, a partir dos 3 metros iniciais, o material apresenta

uma mesma tendência de respostas normalizadas: resistência de ponta, Qtn≈10, relação

de atrito, Fr(%), variando de 2 a 4%, parâmetro de poro-pressão Bq≈0,4 e índice de

comportamento do solo Ic de 2,9. Esses resultados médios indicam um índice de

comportamento do solo (SBTn) igual a 3, ou seja, material que se comporta como uma

argila ou argila siltosa. Os resultados básicos desta camada apresentam valores médios

de resistência de ponta corrigida, qt, variando entre 180 e 350 kPa, razão ou relação de

atrito, FR, de 1,5 a 3 %, poro-pressão, u2, de 100 a 200 kPa, excesso de poro-pressão,

Δu de 120 kPa e índice não normalizado ISBT de 3,2 a 3,7. Em relação aos ábacos de

classificação do comportamento do solo, as propostas de Robertson et al. (1986) e

Robertson (1990) implicam SBT igual a 3 (argila ou argila siltosa) e, a de Schneider et

al. (2008) zona 1b (argilas).

As respostas do material do período geológico do Pleistoceno indicaram valores

médios normalizados de: resistência de ponta, Qtn igual a 30, relação de atrito, Fr (%),

3,0%, parâmetro de poro-pressão Bq, 0,25, e o índice de comportamento do solo Ic de

2,7. Esses resultados médios indicam um índice de comportamento do solo (SBTn)

igual a 4, ou seja, material que se comporta como um silte argiloso ou uma argila

siltosa. Os resultados básicos desta camada apresentam valores aproximados de

resistência de ponta corrigida, qt, igual a 1200 kPa, razão ou relação de atrito, FR, de

2,5%, poro-pressão, u2, de 300 kPa, excesso de poro-pressão, Δu de 200 kPa e índice

80

não normalizado ISBT de 2,9. Em relação aos ábacos de classificação do comportamento

do solo, os gráficos de Robertson et alii (1986) e Robertson (1990) implicam SBT igual

a 4 (silte argiloso ou argila siltosa). Já o proposto por Schneider et alii (2008) mostra

resultados dispersos nas zonas 1a (siltes e argilas com baixo índice de rigidez) e 1b

(argilas).

Portando, comparando os resultados, a camada do Pleistoceno tem valores

normalizados de resistência de ponta 3 vezes maiores que os da camada do Holoceno,

relação de atrito da mesma ordem de grandeza e parâmetro de poro-pressão Bq 40%

inferior. Os resultados básicos mostram que a camada do Pleistoceno possui valores

absolutos de resistência de ponta corrigida até 5 vezes maiores do que a do Holoceno,

relação de atrito, FR, na mesma ordem de grandeza e excesso de poro-pressão 40%

maior.

De acordo com a proposta de Robertson et al. (1986) modificada por Robertson

(2010), e Robertson (1990), a camada do Holoceno é uma argila ou uma argila siltosa e

a do Pleistoceno uma argila siltosa ou um silte argiloso. Na proposta de Robertson,

(2012a), verifica-se que a camada do Holoceno é plástica com Ic superior a 2,95 e a

camada do Pleistoceno é pouco plástica com Ic próximo de 2,60. Segundo a proposta de

Robertson (2012a), a camada do Holoceno é compressiva não drenada e a do

Pleistoceno dilatante não drenada. Reunindo todas as informações das propostas de

Robertson e colaboradores pode-se dizer que a camada do Holoceno é uma argila

plástica com comportamento compressivo e não drenado e a camada do Pleistoceno é

uma argila siltosa ou um silte argiloso, pouco plástico, com comportamento dilatante,

não drenado.

81

Já de acordo com a proposta de Schneider et al. (2008) a camada do Holoceno é

uma argila e a do Pleistoceno um silte ou argila com baixo índice de rigidez.

A autora da presente pesquisa considera a camada do Holoceno como uma argila

plástica de comportamento compressivo, não drenado. Já a camada do Pleistoceno como

uma argila siltosa ou um silte argiloso, pouco plástico, com comportamento

compressivo (e não dilatante como na proposta de Robertson, 2012a) e não drenado.

Vale ressaltar que, considerando que todo o depósito de Sarapuí II tenha sido formado

submerso e que não tenha ocorrido erosão, espera-se que a camada do Pleistoceno seja

normalmente adensada. Para verificar se esta hipótese está correta torna-se necessário a

realização de mais ensaios de adensamento.

Se confirmada a hipótese de que a camada do Pleistoceno é normalmente

adensada, sugere-se uma modificação das tendências de aumento de OCR (em todos os

métodos), assim como dos limites do comportamento do solo na proposta de Robertson

(2012a).

Os ábacos das propostas de Robertson et al. (1986) modificada por Robertson,

(2010), Robertson, (1990), Robertson (2012a) e de Schneider et al. (2008) foram

capazes de prever comportamentos semelhantes entre eles, tanto para a camada do

Holoceno quanto para a do Pleistoceno, no que diz respeito ao tipo de comportamento

do solo.

5.2. Sugestões para Pesquisas Futuras

Seguem algumas sugestões para pesquisas futuras:

(i) Realização de ensaios de caracterização (granulometria e limites de Attenberg)

para a camada do Pleistoceno.

82

(ii) Realização de ensaios de adensamento padrão 24 horas na camada do

Pleistoceno para comparar com a camada do Holoceno, e assim esclarecer a

história de tensões.

(iii) Realização de ensaios de cisalhamento simples (DSS) e/ou triaxial.

(iv) Sobrepor a proposta de Robertson (2012a) nas três propostas de Schneider et al.

(2008) e não só na segunda como foi feito.

(v) Verificar o tipo de solo também em outras propostas de ábacos, como a de

Eslami e Fellenius (1997), que diferencia uma argila siltosa de um silte argiloso

e a de Jefferies e Davies (1991), que além do tipo de solo também estima a

plasticidade, variação volumétrica e razão de sobreadensamento.

(vi) Verificar os ábacos de comportamento do tipo de solo do ensaio dilatômetro

para as duas camadas analisadas no presente trabalho.

(vii) Elaboração de um terceiro ábaco de tipo de comportamento do solo utilizando os

resultados de u1, principalmente no que diz respeito às tendências de OCR.

(viii) Sugere-se que na próxima versão do programa CPeT-IT v.1.7.6.42, da

Geologismiki, seja incorporada uma ferramenta que permita distinguir as

camadas em um mesmo perfil, por cores, dos diversos ensaios realizados.

83

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