Relatório de Ensaios

Solos Coletados Na Descontinuidade Geológica da Ombreira Esquerda da Barragem de Camará.

Fernando A. M. Marinho

Outubro 2004

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações Laboratório de Mecânica dos Solos

Av. Prof. Almeida Prado – TRAV. 2, 83 – 05508-900 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5498 / 5607 – FAX: 55 11 3091 5181

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Índice

1. Introdução ........................................................................................................................... 2 2. Ensaios de caracterização..................................................................................................... 3

2.1. Granulometria .............................................................................................................. 3 2.2. Índice de vazios máximo e mínimo .............................................................................. 3

3. Ensaios de Resistência ao Cisalhamento .............................................................................. 5 3.1. Procedimento de ensaio................................................................................................ 5 3.2. Resultados.................................................................................................................... 7 3.3. Envoltória de ruptura.................................................................................................... 9

4. Observações ...................................................................................................................... 10

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1. Introdução

Este relatório apresenta os resultados dos ensaios de caracterização e resistência ao cisalhamento realizados em duas amostras advindas da descontinuidade geológica da ombreira esquerda da barragem de Camará, na Paraíba. As amostras são deformadas e foram enviadas em sacos plásticos, sem garantias de manutenção da umidade. Os ensaios de caracterização seguiram as Normas Brasileiras e o ensaio de índice de vazios máximo e mínimo foi realizado conforme descrito no item 2.2. O ensaio de resistência ao cisalhamento foi realizado no equipamento de cisalhamento direto, utilizando-se uma interface de granito polido com o objetivo de se obter a resistência residual do solo. As duas amostras foram denominadas no laboratório de escuro e claro em função da sua coloração conforme ilustram as fotos 1 e 2.

Foto 1 - Solo denominado escuro

Foto 2 – Solo denominado claro

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2. Ensaios de caracterização

2.1. Granulometria Na Figura 1 estão apresentadas as curvas granulométricas dos materiais estudados. Nenhum dos materiais apresentou plasticidade.

0.001 0.01 0.1 1 10 100Diâmetro dos Grãos (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Por

cent

agem

Pas

sada

#200 #100 #50#40#30 #16 #10 # 4

CLAROESCURO

argila silte are ia fina areia média a. grossa pedregulho

Figura 1 - Curvas granulométricas dos solos ensaiados.

2.2. Índice de vazios máximo e mínimo O objetivo desta determinação foi o de avaliarmos a variabilidade possível para o índice de vazios tendo em vista que não havia dados sobre o estado do solo no campo.. Devido ao tipo de material não seguiu-se a Norma que descreve o procedimento para a determinação dos índices máximo e mínimo. O índice de vazios máximo foi obtido com a

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amostra seca depositada com um funil dentro de um molde. O índice de vazios mínimo foi obtido compactando-se manualmente a amostra com um soquete de forma a obter a maior densidade possível. A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para os índices de vazios máximo e mínimo e também a densidade relativa dos grãos (G).

Solo G emax emin Escuro 2.72 1.79 0.88 Claro 2.63 1.55 0.97 Tabela 1 – Dados dos índices de vazios máximo e mínimo e densidade relativa dos grãos (G)

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3. Ensaios de Resistência ao Cisalhamento

Os corpos de prova de cada solo foram respectivamente moldados nas mesmas condições iniciais. Na Tabela 2 são apresentados os dados dos corpos de prova ensaiados.

Solo e γγγγd (kN/m3) w (%) Escuro 1.43 11.1 52.6 Claro 0.99 13.0 37.6

Tabela 2 – Dados iniciais dos corpos de prova Observa-se que o solo claro apresentou um índice de vazios proporcionalmente menor que o escuro, indicando que o mesmo ficou com uma densidade relativa maior. Isto é possivelmente devido ao processo de moldagem feito em condições submersas, associado com as características do solo.

3.1. Procedimento de ensaio Os ensaios forma realizados em uma prensa de cisalhamento direto com monitoramento automático. A velocidade de ensaio foi de 0.1mm/min. Os ensaios foram feitos em múltiplos estágios tendo em vista a pouca quantidade de material recebida. Este procedimento permitiu a execução de um maior número de ensaios. Em cada solo foram moldadas três amostras. O solo foi moldado diretamente na caixa de cisalhamento sobre um bloco de granito polido. Nesta condição o plano de cisalhamento ocorre na interface entre o solo e o granito. A Foto 3 ilustra o bloco de granito montado na caixa de cisalhamento.

Foto 3 – Bloco de granito na caixa de cisalhamento.

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A caixa de cisalhamento foi preenchida com água e uma quantidade controlada de solo seco foi lançada, conforme ilustra a Foto 4.

Foto 4 – Lançamento do solo (claro) na caixa de cisalhamento.

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3.2. Resultados

3.2.1. Solo “escuro” Na Figura 3 estão apresentados os resultados dos ensaios em termos de tensão deslocamento, e deslocamento vertical em função do deslocamento horizontal.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

102030405060708090

100

Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

Barragem de Camaráamostra 1amostra 2amostra 3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9Deslocamento Horizontal (mm)

0.70.60.50.40.30.20.1

0-0.1-0.2-0.3

Des

loca

men

to v

ertic

al (m

m)

20kPa

50kPa

100kPa

200kPa

35kPa

Figura 3 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto para o solo “escuro”.

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3.2.2. Solo “claro” Na Figura 4 estão apresentados os resultados dos ensaios em termos de tensão deslocamento, e deslocamento vertical em função do deslocamento horizontal. Devido a um problema no sistema de leitura do deslocamento vertical somente foi obtida leitura para os seguintes ensaios: amostra 2 (100kPa e 200kPa) e amostra 3 (100kPa). Tendo em vista a curva tensão deformação não se espera que haja uma modificação na tendência de redução de volume da amostra durante a ruptura.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

102030405060708090

100

Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (k

Pa)

Barragem de Camaráamostra 1amostra 2amostra 3

0 2 4 6 8 10Deslocamento Horizontal (mm)

0.70.60.50.40.30.20.1

0-0.1-0.2-0.3

Des

loca

men

to v

ertic

al (m

m)

20kPa

50kPa

100kPa

200kPa

100kPa

50kPa

100kPa

100kPa

200kPa

100kPa

Figura 4 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto para o solo “claro”.

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3.3. Envoltória de ruptura Na Figura 5 estão apresentadas as envoltórias de ruptura obtidas para os dois materiais. Os resultados indicam que os solos apresentam a mesma envoltória de ruptura quando ensaiados na condição descrita anteriormente. Estas envoltórias representam a resistência residual dos materiais.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Tensão Normal (kPa)

0

20

40

60

80

100

Res

istê

ncia

ao

Cis

alha

men

to (k

Pa)

Barragem de CamaráEscuroClaro

φφφφ´= 21O - (escuro)

φφφφ´= 22O - (claro)

Figura 5 – Envoltórias de ruptura para os solos analisados

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4. Observações

Quando da moldagem do solo denominado claro observou-se que parte do material fino entrava em suspensão e facilmente escapava pelo sistema de drenagem superior localizado na parte superior da caixa de cisalhamento. Este sistema é necessário para facilitar a drenagem da água que sai pelos elementos porosos superiores. A Foto 5 ilustra apresenta um detalhe desta saída de material. Neste caso pode haver uma segregação do material durante a moldagem.

Saída de material coloidal

Foto 5 – Detalhe da saída do material coloidal durante a moldagem do solo “claro”.