O Acidente no Porto de Santana, (AP, 2013) · 2017. 6. 19. · Carta de Atividade Comparação com...
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O Acidente no Porto de Santana, (AP, 2013):
Caracterização Geotécnica do Solo do Porto de SantanaEnsaios de Laboratório
Fernando A. M. MarinhoUniversidade de São Paulo
Quando uma estrutura é composta de elementos independentes, o arranjo destes elementos pode levar a uma situação de estabilidade débil
Qualquer alteração na geometria da estrutura pode fazer ruir o sistema estruturado
http://www.ruadireita.pt/largo-do-pelourinho/um-castelo-de-cartas-que-tem-de-ruir-7568.html
By Georg Wiora (Dr. Schorsch) - self made drawing, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=858366
MetaestávelO solo do Porto de Santana provou ser:
0
10
20
30
40
50
60
70
80
6.30 6.30 8.30 9.30 12.30 12.30 14.30 14.30 16.10 16.30 20.10 20.30 21.10 22.30 24.30 26.30 27.30 28.30 29.50 31.30 36.50 38.30 38.50 40.30 43.30
Profundidade (m)
ARG SILTE AF AM
GranulometriaArgila
Silte
Areia Média
Areia Fina
Metaestável
Granulometria
8.00-8.60 m
38.00-38.60m
16.00-16.60m
Silte
Areia
Argila 20%
60%
20%
http://watchingtheworldwakeup.blogspot.com.br/2010/03/dangers-of-riding-on-clay.html
Teor de Umidade, Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade e Índice de LiquidezDados do Porto de Santana
-45.0
-40.0
-35.0
-30.0
-25.0
-20.0
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
Co
ta (
m)
IL
-45.0
-40.0
-35.0
-30.0
-25.0
-20.0
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
0 20 40 60 80 100 120
Co
ta (
m)
w, LL, LP (%)
𝐼𝐿 =𝑤 − 𝑤𝐿𝑃
𝑤𝐿𝐿 − 𝑤𝐿𝑃
Limite de liquidez
Limite de plasticidade
8.3
14.3
9.3
12.3
14.3
28.3
27.3
12.3
43.3
40.3
12.3
28.3
14.3
12.3
Curva de Compressão por Sedimentação para Argilas Normalmente Adensadas (Skempton 1970)e Dados do Porto de Santana
Porto de Santana
Definição e Normalização da ICL
Burland (1990)
(a) (b)(c)
Linha de Compressão Intrínseca e Linha de compressão por Sedimentação Burland (1990)e os dados do Porto de Santana.
Burland (1990)
Porto de Santana
“Colapso progressivo da estrutura natural do solo”
Burland (1990
Ivo
s’vo
Linha de Compressão Intrínseca e Linha de compressão por Sedimentação Burland (1990) Interpretação
SCL
ICL
freshwater glacial lake clay from Sault Ste Marie, near Chicago (Wu, 1958).
Linha de Compressão Intrínseca e Linha de compressão por Sedimentação
outros solos
Burland (1990)
Linha de Compressão Intrínseca e Linha de compressão por Sedimentação
outros solos
Chandler (2000)
Porto de Santana
Chandler (2000)
Porto de Santana
Carta de AtividadeComparação com outros solos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 10 20 30 40 50 60 70
Ip (
%)
% <2mm
Porto Santana <35 m
Porto Santana >35m
Argila de Santos (Andrade, 2009)
Argila do Recife - Fereira et al (1986)
Horten Noruega (Hansen, 1950)
St. Thuribe Canadá (Peck et al., 1951)
Porto de Santana
Microscopia – Solo do Porto de Santana Profundidade de 20,2 m
Plano horizontal Plano vertical
“Textura composta por agregados de minerais argílicos muito unidos, orientados na direção horizontal e com baixa porosidade entre e intra-agregados. Na direção vertical, apresenta partículas e agregados de partículas dispostos aleatoriamente e floculados em algumas partes da amostra, com textura aparentemente mais consolidada e menos aberta que a visualizada nos solos de alta sensibilidade.”
Barreto (2015)
Microscopia – Solo do Porto de Santana Profundidade de 36,4 m
Plano horizontal Plano vertical “não possui orientação de partículas e agregados em nenhuma das direções e apresenta grande quantidade de microfósseis, que são sílicas livres e agentes cimentantes, e que são capazes de acumular bastante água em seu interior. Estes microfósseis estão floculados juntamente com partículas e agregados de partículas grosseiros, em ambas as direções vertical e horizontal, formando uma textura aberta (um pouco mais aberta na vertical que na horizontal) e ligada por contatos estreitos, conferindo ao material elevada porosidade e metaestabilidade.”
Barreto (2015)
Microscopia – Solo do Porto de Santana Profundidade de 38,3 m
Plano horizontal Plano vertical
“não possui orientação de partículas em nenhuma das direções, suas partículas estão associadas em flocos, e apresenta grande quantidade de microfósseis, o que confere ao material elevada porosidade e capacidade de acumular água em seu interior. Os microfósseisestão floculados juntamente com partículas e flocos, em ambas as direções vertical e horizontal, formando uma textura bem aberta e ligada por contatos estreitos, conferindo ao material elevada porosidade e metaestabilidade.”
Barreto (2015)
Giao & Tanaka (2003)
Outros Solos
Pusan Clay – Yangsan (Korea do Sul)
5.4 m 17.4 m
Tanaka et al. (2001)
Pusan Clay
Giao & Tanaka (2003). Geotechnical Characetrization and engineering problems of Pusan clay -Characetrization and Engineering of Natural Soils - 505-
O Conceito de Excesso de Poro Pressão de Água
Ensaio Triaxial
Lambe & Whitman (1969) Lambe & Whitman (1969)
Lambe & Whitman (1969)
𝐴 =∆𝑢
∆𝜎1
Strouta & Tjelta (2004)
Lambe & Whitman (1969)
O Conceito de Excesso de Poro Pressão de Água
Ensaio Triaxial
Du
𝐴 =∆𝑢
∆𝜎1
Resultado de Ensaio com Solo do Porto de Santana (Ensaio Triaxial CIU)
A = 1 A = 0
Linha e Região de Instabilidade
Modificado de Lade (1992)
Linha de ruptura
Linha de Instabilidade
Porosidade e
Região de instabilidade
Linha de ruptura
Linha de Instabilidade
Topo da trajetória de tensões efetivas
Trajetória de tensões efetivas
“..uma pequena perturbação em depósitos de siltes e areiasfinas, que possuem relativamente baixas condutividadehidráulica, irá induzir uma solicitação não drenada e geraruma instabilização no talude sob condição estática.”
“O início da instabilização requer que o solo tenda acomprimir durante a solicitação não drenada”
“uma vez que a zona de instabilidade é criada, o aumento daporo-pressão de água irá se propagar ampliando a regiãoinstável no talude. Assim, um volume progressivamentemaior de solo instável irá ficar envolvido com o processo, e otalude romperá por liquefação estática.”
Liquefação Estática
K = 10-8 m/s
u2
qt Du
qt - svo
Bq
𝐵𝑞 =∆𝑢
𝑞𝑛
Parâmetro de poro-pressão normalizado
𝑞𝑛 = 𝑞𝑡 − 𝜎𝑣𝑜
Resistência líquida
∆𝑢 = 𝑢2 − 𝑢𝑜
Excesso de poro-pressão
O Conceito de Excesso de Poro Pressão de Água
Ensaio CPTU
𝐴 =∆𝑢
∆𝜎1
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Bq
lL(%)
Porto de Santana
Oliveira (1991)
Mantaras et al (2015)
Baroni (2010)Porto de Santana
Solos do Recife, Rio de Janeiro e Espirito Santo
Bq – Comparação com outros solos - Ensaio CPTU
Levemente sobre adensadasMayne (2006)
Conclusões
Trata-se de um silte argilo-arenoso
Apresenta características variáveis com a profundidade.
A uma profundidade que vai da cota -25 à -40 o solo possui características distintas do trecho superior.
A estrutura é floculada e com elevada quantidade de micro fósseis. Esta característica cria uma estrutura com elevada porosidade e por conta das características mineralógicas do solo, com grande capacidade de reter água, como constatado por Barreto (2015).
As características de natureza apontam um comportamento metaestável.
A eventual destruição da estrutura induz elevadas pressões de água desencadeando um processo de fluidificação do material.
O solo do Porto Santana se posiciona acima da linha SCL, o que sugere a presença de algum tipo de cimentação entre as partículas, reforçando a sua metaestabilidade.
Materiais com este tipo de estrutura e no estado em que se encontram são muito difíceis de serem amostrados sem perturbações. Ainda assim observa-se valores de Af > 1.
O melhor parâmetro para identificar a geração de poro pressão é o parâmetro de poro pressão Bq obtido com os ensaios de piezocone. Este parâmetro reflete de forma inequívoca a tendência de geração de poro pressão durante o cisalhamento.
Obrigado !
Moema, 1866Victor Meirelles (Brasil, SC 1832- RJ 1903)Óleo sobre tela, 129 x 199 cmMASP – Museu de Arte de São Paulo