CARACTERÍSTICAS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM RADIAL •
DE UMA ARGILA MOLE DA BAIXADA FLUMINENSE
ROBERTO QUENTAL COUTINHO
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS
PROGRAMAS DE PÕS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVER
SIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS RE
QUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE
MESTRE EM CitNCIAS (M.Sc.)
Aprovada por:
MAURO LUCIO GUEDES WERNECK '
CARLOS DE SOUSA PINTO
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
NOVEMBRO DE 1976
ii
 Doris, minha esposa
iii
AGRADECIMENTOS
IPR - Instituto de Pesquisas Rodoviária do DNER
TRAFECON - Consultoria e Projetos de Engenharia Ltda.
CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento
e Tecnológico
UFPe - Universidade Federal de Pernambuco
Científico
Adalsino Valentim Sampaio Gonçalves e demais membros do
laboratório
J.A. Ramalho Ortigão
Mauro Lucio G. Werneck
Roberto da Costa Faria
Sérgio Trotta
Sueli Gonçalves Bravo
Ao professor Willy A. Lacerda pela orientação
durante a realização deste trabalho
prestada
Aos professores Jacques de Medina, Mauro Lucio G.Werneck
e Carlos Sousa Pinto, membros da banca examinadora, pela
revisão dos originais
A todos os colegas e funcionário da COPPE, IPReTRAFECON
que possibilitaram a realização deste trabalho
iv
• RESUMO
O presente trabalho visa a título de contribuição ao es
tudo de Problemas de Construção de Aterros sobre depósitos natu
rais de argila mole, apresentar e discutir características de
adensamento com drenagem na direção vertical e radial e a in
fluência nestas características do método de instalação de dre
no vertical de areia. O estudo foi feito através de ensaios de
laboratório.
Uma revisão da bibliografia consultada sobre drenas ver
ticais de areia á apresentada.
Resultados de ensaios de adensamento oedométrico com
drenagem vertical e radial (interna e externa)e ensaios de aden
sarnento triaxial radial interno são apresentados. A influência
de condições de fronteiras indesejáveis no ensaio
com drenagem radial interna é mostrada.
oedométrico
o efeito do amolgamento em algumas características de
adensamento foi examinado.
Procurou-se conhecer o coeficiente de compressao secundá
ria, ca, da argila em estudo e o efeito em Cada instalação de
dreno de areia.
Tentou-se verificar a influência, na resistência ao cisa
lhamente não drenado, da instalação de drenas de areia tubo
com ponta fechada, através de ensaios de palheta em laboratório.
'
V
ABSTRACT
This dissertation, as a contribution to the study of
problems in construction of embankments on natural soft clay
deposits, presents and discusses laboratory vertical and radial
drainage consolidation charactheristics. with the influence of
communly used sand drain installation methods.
A partial bibliography review on vertical sand drains is
presented.
Results of vertical and radial (internal and external
drainage) oedorneter consolidation and triaxial consolidation
tests wi th radial internal drainage are presented. The i11fluence
of undesirable boundary conditions in oedorneter
radial internal drainage is shown.
tests with
Disturbance effect on some consolidation charactheristics
has been exarnined.
The coefficient of secondary compression (Ca) and the
effect on it dueto sand drain installation rnethod has been
tentatively evaluated.
The influence on undrained shear .strength
installation of vertical sand drains by the closed
has also been tentatively evaluated.
due the
mandrel method
vi
INDICE
Capítulos
I
II
III
INTRODUÇÃO GERAL
I.l - CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
I.2 - OBJETIVO
I.3 - TÓPICOS PESQUISADOS
I.4 - ENSAIOS DE LABORATÓRIO REALIZADOS
I.5 - LOCAL E OBTENÇÃO DE AMOSTRAS
DRENOS DE AREIA - REVISÃO DA LITERATURA CONSULTADA
II.l - INTRODUÇÃO
II.2 - USO DE DRENOS DE AREIA
II.3 - Mf:TODOS DE INSTALAÇÃO
II.4 - TEORIA DE ADENSAMENTO PARA PROJETOS DE DRENOS
VERTICAIS DE AREIA
1
2
3
5
6
8
13
14
15
18
21
II. 5 - EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA NO SOW • 24
II.6 - EXEMPLOS DE INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA 30
II.7 - CONTROLE DE CONSTRUÇÃO DE CAMPO 35
II.8 - CONCLUSÕES 37
ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM VERTICAL 43
III.l - INTRODUÇÃO 44
III.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO - EQUIPAMENTO 46
III. 3 - RESULTADOS 48
III.4 - DISCUSSÃO 51
vii
IV ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM RADIAL 83
IV.l - INTRODUÇÃO 84
IV.2 - REVISÃO DA LITERATURA CONSULTADA 87
IV.3 - ESCOLHA DA PERCENTAGEM DE MICA 92
IV.4 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO 96
IV.5 - ENSAIOS OEDOMf:TRICOS RADIAIS - RESULTADOS 102
IV.6 - ENSAIOS TRIAXIAIS RADIAIS - RESULTADOS 105
IV.7 - DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 106
V TENTATIVA DE ESTUDO DOS EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE
DRENOS DE AREIA - TUBO PONTA FECHADA NA RESISTtN
CIA AO CISALHAMENTO NÃO DRENADO 172
VI
V.l - INTRODUÇÃO
V.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO
V. 3 - RESULTADOS
V. 4 - DISCUSSÃO
CONCLUSÕES-RESULTADOS REPRESENTATIVOS E SUGESTÕES
PARA PESQUISAS
VI. l - INTRODUÇÃO
VI.2 - CONCLUSÕES
VI. 3 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS
BIBLIOGRAFIA
LISTA DE SÍMBOLOS
173
173
175
175
181
182
183
186
194
202
1
I - Introdução Geral
2
I - INTRODUÇÃO GERAL
I .1 - CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
A rápida expansao das zonas urbanas, com a conseqüente
necessidade de regularização de determinadas areas devido a al
ta valorização de terrenos, a implantação de uma estrada, um ae
roporto, ou outras obras de engenharia torna
sidade de construir aterros sobre depósitos
freqi'l.ente
de solos
a neces
fracos,
tais como siltes ou argilas orgânicas, argilas sensíveis e tur
fas. Estes depósitos podem se. estender sobre grandes áreas,
criando sérios problemas de fundação para estes aterros. A épo
ca apropriada para resolver todos os detalhes desses problemas
de fundações é a fase de projeto. Se este trabalho é deixado p~
ra a fase de construção, os custos de execução serão provavel
mente maiores, acarretando além disso atrasos no cronograma da
obra.
sao:
Os requisitos fundamentais para quaisquer tratamentos
a) Escolha de um método adequado de construção do aterro
para que este seja estável contra movimentos laterais
ou ruptura por cisalhamento do solo de fundação duran
te e apos a construção;
b) Redução ao máximo dos recalques totais e/ou diferen
ciais de pós-construção do solo de fundação que cau-
sem danos para o desempenho do pavimento ou estrutu
ra, sendo o valor dos recalques admissíveis depende~
te das possíveis conseqüências danosas dos recalques;
c) Minimização da influência da construção do aterro so
bre estruturas adjacentes ou enterradas.
Os problemas de fundação de aterros usualmente têm mais
de uma solução, e a mais satisfatória e económica depende de
uma cuidadosa avaliação de vários fatores, incluindo as propri~
dades do solo de fundação, alinhamento e greide requeridos para
3
a estrada, tempo de construção, materiais de construção disponf
veis e localização do projeto. vários métodos de tratamento que
podem ser utilizados para garantir uma fundação estável para um
aterro de estrada foram sumarizados em trabalhos de Moore(1966)
e Vargas (1973). Eles incluem:
a) remoçao do solo por es.cavaçao no caso de depósitos
pantanosos que são predominantemente orgânicos;
b) remoçao do solo por deslocamento no caso de depósitos
de turfa e de argilas mui to moles ou siltes orgâni
cos, com profundidades menores que 9 metros;
c) velocidade de construção controlada, pré - compressão,
bermas estabilizadoras, utilização de materiais de
de baixa densidade para construção do aterro, sobre
cargas, drenos verticais de areia ou drenos de car
tão, colchão de areia submersa, etc.
Tratamentos, tais corno eletro-osrnose, compactação dinâ
mica, estacas de alívio, podem ser considerados soluções espe
ciais nem sempre aplicáveis a qualquer depósito.
Quando exeqüível, a solução de velocidade de construção
controlada ou pré-compressão, é normalmente a mais ·econômica,
pois não requer material adicional, sendo o seu principal requi
sito tempo apropriado.
O projeto final detalhado do tratamento ou combinação
de tratamentos selecionados é baseado em um extenso programa de
investigação do depósito de solo (envolvendo campo e laborató
rio), tempo suficiente de construção e trabalho de escritório.A
importância de cada item depende do método ou métodos escolhi
dos.
I.2 - OBJETIVO
Este trabalho faz parte de um programa de pesquisas na
area de Mecânica de Solos patrocinadas pelo Instituto de Pesqui
4
sas Rodoviárias, sobre Problemas de Construção de Aterros sobre
Argila Mole. Este programa consta do relatório "Estudo das Ca-
racterísticas Geotécnicas das Argilas da Baixada Fluminense",
com ensaios de laboratório e campo, realizados por Costa F9,
Collet, França e Antunes (IPR, 1975 e 1976a), e a construção de
Aterros Experimentais, os quais serao instrumentados e acompa
nhados, para estudo de soluções de tratamento do solo de funda
çao, as quais incluem aterros sobre drenas verticais de areia
(ver IPR, 1976b).
Neste trabalho a atenção foi dada à obtenção e discussão
de características de adensamento com drenagem na direção radi
ale a influência nestas características do método de instala
ção de dreno vertical de areia. O estudo foi feito através de
ensaios de laboratório (ver quadro I.1) em uma argila mole da
Baixada Fluminense. Posteriormente os resultados serão compara
dos com aqueles obtidos na construção do aterro experimental so
bre drenas de areia (aterro-teste II).
Os processos utilizados para forçar a drenagem na dire
çao radial consistiram de:
1) dreno vertical constituído por uma mistura areia-mica
instalado no centro da amostra por>três métodos dis
tintos, cravação de tubo com ponta fechada, cravaçao
de tubo com ponta aberta e trado helicoidal. com haste
oca;
2) pedra porosa circundando externamente o corpo-de - prS?_
va.
Estudo em laboratório das características de adensamento
com drenagem apenas na direção radial nos depósitos desta re
gião foram realizados por J.Medina (1948), I. Silveira (1950),
Pacheco Silva (1950) e J.Barros (1951). f: importante salientar
que I.Silveira (1953) desenvolveu uma equação matemática para o
adensamento vertical com drenagem apenas na direção radial ex
terna, e que Medina (1948) apresentou a solução gráfica da equ~
ção seguindo orientação que lhe foi proposta pelo Professor
5
Icarahy da Silveira no curso de Mecânica dos Solos, ministrado
na Companhia Estacas Franki em 1947/48. Vargas (1949) descreve
a teoria de drenas de areia e desenvolve a equação diferencial
de adensamento, apresentando também, a solução para drenagem ra
dial interna.
I.3 - TÕPICOS PESQUISADOS
Foram enfocados, em particular, os seguintes tópicos:
a) coeficiente de adensamento -
Coeficiente de adensamento por drenagem apenas verti
cal e por drenagem apenas radial (interna e externa);
verificação da influência de método de instalação de
dreno de. areia;
b) permeabilidade -
Permeabilidade vertical e radial (interna e externa)
c) coeficiente compressao secundária;
d) perturbação provocada pela cravação na amostra de so
lo de tubo com ponta fechada;
e) compressibilidade do solo;
f) efeito do amolgamento em algumas características de
adensamento;
g) tentativa de verificação da influência da instalação
de dreno de areia na resistência .ao cisalhamento nao
drenado, através de ensaios· de palheta ( "vane") em la
boratório.
6
I.4 - ENSAIOS DE LABORATÕRIO REALIZADOS
Foram realizados os seguintes ensaios.
I.4.1 - ARGILA ORGÂNICA
a) adensamentos - O quadro abaixo mostra um resumo das qu~ tidades de,cada ensaio realizado;
~ Dreno tu Dreno tu - -bo pcnta bo µ:mta
aberta fechada m
Adens.oedorrétriro ra © dial - r/ = 10 ,09an
- © n =de/da= 8
Adens.oedorrétriro ra dial - r/ = 5,0San
- © © n = de/d = 8 d
Adens.oedorrétriro ra -dial extemo (/ = 8, 70an
Adens.oedorrétrico ra -dial externo (/ = 5 ,08an
Adens.oedorrétrico vertical
(/ = 10 ,09an
Adens. oedorrétrico vertical
(/ = 5 ,O San
Adens.oedorrétrico ver
~tr~~~~goº
Adens. triaxial radial G) G) (/ = S,08an
n = 8
x = núrrero de ensaios realizados
de = diârretro do co:rpo-cle-prova
ela. = diârretro de dreno
Dreno Arrostras Drenagem trado Vertical arrolgadas radial
heliroidal ' .externa
©
0 @
CD @
®
® ©
G)
7
b) ensaio de palheta -
Ensaios de palheta { "vane") em laboratório foram rea
lizados ao longo da amostra contida no tubo amostra
dor, com dreno de areia instalado no centro pelos mé
todos de cravaçao de tubo com ponta fechada e de tubo
com ponta aberta e também em tubo amostrador sem dre
no instalado. Os ensaios foram feitos conforme o es
quema abaixo, sendo utilizados também ensaios ao lon
go de um tubo amostrador com três drenas instalados
pelo método de cravação de tubo com ponta fechada.
ENSAIOS DE PALHETA
I.4.2 - MISTURA AREIA,'MICA ,r,
Foram realizados ensaios de permeabilidade e de adensa
mento. oedométrico, em diversas misturas areia-mica para defi
nir a mistura a ser utilizada nos drenas de laboratório.
8
I.5 - LOCAL E OBTENÇÃO DE AMOSTRAS
O local de obtenção das amostras está situado na Baixada
Fluminense ao lado esquerdo do km 7,5 da rodovia BR-040/RJ, a
qual liga o Rio a Petrópolis, onde serão construídos pelo IPR
os aterros experimentais (fig.I.l).
Neste local, está situado,um depósito de argila mole cin
za, com matéria orgânica e as vezes conchas ou raízes. :E'.:, _prov.!!
velmente, de deposição flúvio-marinha, tem sensibilidade da or
dem de 2 a 3, possui espessura média de 12m (fig. I. 3) e apresenta
se bastante uniforme (sem veios de areia ou silte). Seus limi
tes de liquidez e plasticidade estão, respectivamente, em torno
de 145% e 55% (IP = 90%). A umidade natural é próxima ao limite
de liquidez. Ensaios de granulometria apresentaram 100% do solo
passando na peneira n9 200 (diâmetro= 0,074mm) e 60 a 70% (em
peso) de fração argila (diâmetro menor que 0,002mm). A densida
de real dos grãos (G) adotada.neste trabalho foi 2,51, baseada
nos resultados obtidos por Ortigão (1975) e alguns ensaios aqui
realizados. A resistência .não drenada obtida em ensaios de pa
lheta ( "vane ") no campo, variou de O, O 5 a O, 15 kg/cm2 , crescen
te com a profundidade, exceto nos primeiros metros, como pode
ser visto em Costa Filho e outros (IPR, 1975 e 1976a).
Segundo Vargas (1973), estes depósitos da Baixada Flumi
nense são muito recentes.e, do ponto de vista geológico, atuai&
Costa Filho e outros (IPR, 1976a) descrevem (baseados em cita
ções bibliográficas) que os mesmos formaram-se há cerca de 6.000
anos. Estudos das características geotécnicas de depósito desta
região foram realizados por Pacheco Silva (1952), Ortigão (1975)
e outros. Costa Filho e outros (IPR, 1975 e 1976a) realizaram estudos
das características geotécnicas do mesmo depósito em estudo nes
te trabalho.
Foram realizados 8 furos de sondagens para obtenção de
amostras indeformadas para os ensaios previstos, localizados no
trecho A do Aterro Experimental II, próximos a furos de sonda
gens de reconhecimento realizados anteriormente e espaçados con
forme a fig. (I.1).
9
As sondagens foram executadas utilizando-se revestimento
com diâmetro interno de 152,4mm (6 polegadas), sendo a limpeza
do furo feita a trado, manualmente, e o furo mantido
cheio de mistura de água com bentonita.
sempre
A lama bentonítica foi utilizada para diminuir o amolga
mento causado pela remoção do material sobrejacente. A densida
de da lama foi da ordem de 1,10 t/m3 , sendo sua utilização em
casos análogos ao presente sugerida por Ladd (1973).
o amostrador utilizado foi do tipo Pistão Estacionário,
com tubos de parede fina de aço inoxidável com 124mm de diâme
tro interno e 600mm de comprimento. Este amostrador. foi desen
volvido por Costa Filho e uma descrição detalhada do equipamen
to e das etapas de operação de amostragem é feita por Costa F9
e outros (IPR, 1975).
As amostras foram coletadas entre as profundidades de
4,5 a. 8,0m .(fig. I.2). Os ensaios de adensamento uni-dimensio
nal foram realizados em amostras nas profundidades de 5;5 a
8,0m, os ensaios de palheta .em laboratório na profundidade de
4,5 a 5,0m e os ensaios de adensamento triaxial radial na pro
fundidade de 7,5 a 8,0m.
Na execuçao das sondagens, adotaram-se os seguintes cui
dados: a) controle do comprimento de cravação do amostrador de
modo a não ultrapassar os 530mm de comprimento útil; b)cravação
executada por penetração.contínua sem uso de percussao,e c) in
tervalo de 15min entre o término da cravação e a extração da
amostra. O tempo de espera foi escolhido após a execução de son
dagens preliminares em que se experimentaram diversos tempos e
se observou.grosseiramente a qualidade das amostras. As amos
tras eram transportadas com cuidado para o laboratório e guard~
das em câmara úmida dentro de um saco plástico selado.
:, .. <(
o: <(
"' o o:
j
PONTE SOBRE O RIO
SARAPU(
ATERROS EXPERIMENTAIS -1.P.R.
::!' w "' <(
SONDAGEM z w o:
LEGENDA o
w O SONDAGEM PARA A RETI- o
RAOA OE AMOSTRA OE~" ...J
e FURO DE SONDAGEM OE <(
RECONHECIMENTO REAL!~ z ZADO NO ATERRO
<(
u
NOTA -VER DETALHE DAS SON -DAGENS NA FIG.I~2
ATERROI
---CANAL DE DRENAGEM~--~
---RIO OE JANEIRO
BR. 0.40 - km 7.5 PETRÓPOLIS ---
FIG. I- I - CROQUÍS DE SITUAÇÃO DAS SONDAGENS
VER CORTE "A/{
SJI-3
o " ~
''A'
f
5.00
FS-8 FS-7
FS-4
SII- 2
FS-1
FS-5
t.50 1.50
NOTA
5.00
FS-2 ~
o "
o 'A'' o " •
FS•6
- O NÚMERO TOTAL DE TUBOS • &"
NOS 8 FUROS É 26
srr-1
11.30m
FS-3 :FS-6 FS -4a FS-7 FS-S=FS-1 NT 0 0,00m
E o "' r,.:
/
E o o <D
/
E o ., <D
E
~ "'
E o "' "'
E o <D ó
/ ARGILA
ORGÂNICA MUITO MOLE
5.00m ---'--------m----+---m / /
5.00 m
/ / / / ~/=l.50m"---+----"'l.5=0m--l
CORTE 'AA' 13.00m SEÇAO TRANSVERSAL
"
12.00m
FIG.I- 2 - CROQUIS DE CORTE DE SONDAGEM
II li - --~A~T~E~R~R~O==~;:;==r==-= ·º·ºº 1 50.00 • I .•
1
1 50-00
FIG.!- 3 CROQUIS
LO NGITUDINAL SEÇÃO
DE PERFIL DE SONDAGEM
N. T. 'O O m
N. A.,,,': 0,2 O m
13
II - Drenos de Areia - Revisão da Bibliografia Consultada
14
II - DRENOS DE. AREIA - REVISÃO DA BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
II.l - INTRODUÇÃO
Quando um aterro é construído sobre um depósito de argi
la mole saturada, o acréscimo de carga é inicialmente suportado
pela água dos poros e a resistência ao cisalhamento do solo po
de ser insuficiente para garantir a estabilidade do aterro. Com
a dissipação do excesso de pressão nos poros, a pressao efetiva
e a resistência ao cisalhamento da massa do solo aumentam e recal
ques ocorrem com o tempo. A velocidade com a qual a dissipação
do excesso de pressão nos poros e o ganho de resistência se ve
rificam é dependente das características do subsolo e das condi
ções de drenagem.
O uso de velocidade de construção controlada ou pré-com
pressao, esta última algumas vezes com uso de sobrecarregamento
(intensidade da carga acima da carga final), constitui solução
econômica e simples. Sua finalidade é a de reduzir os recalques
pós-construtivos e tirar proveito do aumento de resistência ao
cisalhamento, o qual está ligado à drenagem do solo de fundação.
Os recalques de pós-construção que podem ser eliminados corres
pondem, no máximo, a 100% do adensamento primário mais urna par
cela do recalque secundário. Sobre a técnica de pré - compressão
ver Aldrich (1964) e Johnson (1970a). Contudo, muitos depósitos
de solos compressíveis são suficientemente espessos ou possuem
permeabilidade muito baixa, de maneira que o adensamento ocorre
vagarosamente e um tempo muito grande é necessário para a obte!!
ção de efeitos apreciáveis. Pode então tornar-se recomendável~
celerar o processo de adensamento, e um meio
lizado é a instalação, no solo compressível,
freqüentemente ut2:_
de drenos verti-
cais de areia. Estes drenos consistem de urna coluna cilíndrica
de material granular bem graduado colocado em 11m furo vertical
que penetra na camada de solo compressível e sao gerálmente
ligados na superfície original do terreno .com um tapete drenan
te.
A eficiência dos drenos deve-se principalmente ao encur
tamento do caminho de drenagem da água, a qual é expelida para
15
fora dos vazios do soro durante a cornpressao, e ao fato da per
meabilidade horizontal ser freqüentemente maior que a perrneab!
lidade vertical. Este último fenômeno é especialmente marcante
no caso de argilas varvíticas e subsolos estratificados; contu
do nestes solos, corno pode ser visto em Rowe (1968), urna inves
tigação cuidadosa é desejável para determinar se.as camadas f!
nas de areia ou silte são continuas, desse modo podendo fazer
com que a instalação de drenas torne-se desnecessária, ou seja
reduzida a um mínimo. No último caso poços de alívio ou um pe
queno número de drenas podem ser suficientemente eficientes(n~
cessidade de aliviar altas pressões na água dos poros das ca
madas finas de areia ou silte).
Corno os drenas de areia sao caros, eles obviamente se
riam instalados apenas onde o estudo do subsolo mostrasse se
rem eles requeridos e urna cornparaçao de custos assegurasse sua
superioridade sobre outras alternativas possíveis de ·constru
ção (Johnson, 1970b). Este autor realizou um trabalho bem in
teressante sobre a utilização de drenas verticais de areia e a
técnica de pré-compressão.
II.2 - USO DE DRENOS DE AREIA
Existem duas categorias de problemas de estabilidade p~
ra as quais o método de drenas de areia é aplicável: a primei
ra é a aceleração do ganho de resistência para aumentar a est~
bilidade da fundação. A segunda é a aceleração do adensamento
para diminuir os recalques de pós-construção. Moran e outros
(.1958) e Johnson (1970b) apresentam urna variedade de tipos de
obras de engenharia nas quais foram utilizados drenas de areia.
A·seguir é transcrita,a tabela de Johnsón (1970h).
16
TABELA II .1 - 'USO DE DRENOS VERI'ICAIS DE AREIA (APUD Jolinson,
1970b)
APLICAÇÃO DE CAMPO AUMENTAR A DIMINUIR RECALQUES
RESISTt:NCIA DE PÕS-CONSTRUÇÃO
Estradas
- Rodovias X X
- Aterros de encontro X X
- Como alternativa de
uma estrutura X X
Aeroportos X X
Barragens de Terra
- Fundação X X
- Aterros X X
Edifícios X X
Ensecadeiras Celulares
- Estabilização do a-
terro das células X
Fundação em Estacas
- Redução do atrito
negativo X
Escavações
- Aumentar o ângulo
permissível do ta -lude X
Muros de Cais X X
Saneamento em gran-
de escala de terre-
nos marginais X X .
17
Se um solo é sµficientemente pré-adensado, pode nao ser
necessário considerar a aplicação de drenas de areia porque os
recalques serão pequenos e ocorrerao .rapidamente (Johnson, 1970a).
Experiências em vários casos tem mostrado que drenas de areia
são de nenhum valor em solos turfosos (Casagrande e Paulos 1969).
Estes geralmente tem as seguintes características: a) perrn~
bilidade relativamente alta; b) sensibilidade alta para pertur
bação; c) recalques devido a compressão secundária frequenterne~
te maior que recalques devido ao adensamento primário dentro de
um período de 10 a 15 anos após o carregamento (Casagrande e
Paulos, 1969). Contudo as turfas são geralmente sobrepostas a
camadas de argilas moles que adensam vagarosamente. Tarnbérn,a
permeabilidade de solos turfosos pode decrescer para valores ex
tremamente baixos quando o carregamento é elevado, e os drenas
de areia podem então ser necessários para acelerar o adensamen
to da argila (Johnson, 1970b).
Solos que possuem o coeficiente de adensamento represen
tativo da massa maior que 2,5 x 10-2 crn2/seg não se beneficiam
com a instalação de drenas de areia (Rowe,1968). O mesmo au
tor mostra que o comportamento real de drenagem de um depósito
corno um todo depende de detalhes geológicos de sua forrnação.Jo~
son (1970b) descreve que é virtualmente impossível dar ênfase a
dequada a importância da geologia de uma área e as caracterís
ticas detalhadas do subsolo de um local.
Drenas de areia sao entretanto efetivos em depósitos que
tem coeficiente de adensamento representativo da massa da ordem -3 2
de 2,5 x 10 cm/segou menor (Rowe, 1968). O efeito dos dre-
nas é apenas o de acelerar o adensamento primário, por isso po
dem não ser muito efetivos em solos que exibem grande cornpres
sao secundária.
Muitos solos inorgânicos com urna grande relação entre as
resistências indeforrnadas e amolgadas são muito sensíveis ao
procedimento de instalação, corno mostraram Casagrande e Paulos
(1969), que analisaram um número de casos históricos. descritos
na literatura.
18
II.3 - ~TODOS DE INSTALAÇÃO
Desde o primeiro uso conhecido de drenos de areia, por
Porter, em 1934, eles têm sido instalados pelos seguintes méto
dos (Johnson, 1970b):
(1) Tubo com ponta fechada, cravado por percussao
(2) Tubo com ponta fechada, cravado por jato d'água
(3) Tubo com ponta aberta, cravado por percussao
(4) Tubo com ponta aberta, cravado por jato d'água
(5) Sondagem rotativa (" rotary drill")
(6) Jato d'água rotativo ("rotary j et")
(7) Trado helicoidal contínuo com haste sólida
(8) Trado helicoidal contínuo com haste oca
(9) Cravação por vibração
A partir de 1950, com Kjellman, passou-se a usar também
outros materiais, como o papelão, para substituir os drenos de
areia. Não trataremos, entretanto, destes métodos, por fugir ao
escopo do presente trabalho.
O primeiro desses procedimentos tem sido utilizado na
maioria das instalações. Moran e outros (1958), revelaram que
este método tinha sido empregado em 36 de 61 projetos examinados.
Este procedimento tem sido desenvolvido com grande eficiência e
baixo custo na operação de construção. Seu uso é bastante co
mum entre nós, e foi utilizado por exemplo na travessia do rio
Guaiba, no Rio Grande do Sul (Costa Nunes e Velloso, 1961).
Alternativas para o método de tubo com ponta fechada,
cravado por percussão são de especial interesse como possíveis
meios de diminuir a perturbação do solo. Muitos autores são de
opinião que na maioria dos casos este método não deve ser utili
zado.
Segundo Johnson Cl970b) depois do método tubo a::rn ponta
19
fechada, cravado por percussao, os métodos mais utilizados sao:
o jato d'água rotativo ("rotary jet"), tubo cravado por jato
d'água ou modificação deste, e trado helicoidal contínuo can.has
te oca ou com haste sólida.
Alguns dos métodos sao descritos abaixo como comparaçao.
Tubo com Ponta Fechada - Cravado por Percussão - Neste
método a cavidade do dreno de areia é formada pela cravação por
percussão de um tubo oco, com a ponta inferior fechada por uma
tampa articulada ou uma que é posteriormente perdida. Enquanto
o tubo é retirado, é colocada areia seja apenas por gravidade ou
com pressão de ar dentro da cavidade. Este método é comparati
vamente rápido e pode facilmente ser supervisionado; contudo é
o que provoca maior perturbação no solo. Alguns problemas sao
muitas vezes encontrados:
a) a retirada do tubo pode se tornar difícil em certas
argilas muito plásticas;
b) a cravação do tubo onde lentes de areia a:xrpactas sao
encontradas pode ser também difícil.
Tubo com Ponta Aberta - Cravado por Percussão - Neste
método a cavidade é formada pela cravação a percussao de um tu-
bo oco sem tampa até a profundidade especificada e o material
dentro deste retirado por jato d'água ou por outro processo. A
resistência encontrada a cravação é menor que no método ante
rior e ocorre menor deslocamento e perturbação do solo em torno
do tubo. A limpeza do material dentro do tubo pode se tornar
um problema.
Trado Helicoidal contínuo com haste oca - Neste método,
o qual foi desenvolvido por Landau (1966), o trado helicoidal é
penetrado no solo por rotação, com uma "velocidade" de avanço
igual a um.passo da helice por rotação. Para prevenir a entrada
de material no interior da haste, uma tampa articulada é coloc~
da na ponta inferior desta. Quando a profundidade requerida é
atingida, o trado é girado e mantido na mesma posição vertical,
para separar a argila a ele aderida do restante.Simultaneamente
com a remoção do trado, coloca-se areia no furo com pequena
20
pressao através da haste oca para formar o dreno de areia.
"Rotary Jet"- O equipamento utilizado neste método
consiste de uma broca rotativa com lâminas cortantes no fim de
uma haste oca, através da qual água é expelida com pressão para
ajudar o avanço da cavidade do dreno de areia e levar o mate
rial para a superfície. Durante a retirada da haste a areia é
colocada sob pequena pressão através desta. Como todas as téc
nicas que utilizam jato d'água, as principais objeções são:
a) grande quantidade de água é requerida na operação;
b) eventual dificuldade em se ,encontrar um local onde co
locar o solo removido sob forma de lama.
Na figura(II.l)são mostrados três desses métodos descri
tos. Uma descrição de outros métodos pode ser encontrada em Mo
ran e outros (1958), os quais realizaram uma extensa revisão de
drenos de areia e análise de diversos casos históricos descritos
na literatura. Nesta Última, os autores encontraram que o diâ
metro dos drenos utilizados variou de 15 a 76cm, tendo a mai
oria (75%) entre 45 e 51cm. A relação entre o diâmetro efetivo
do dreno e diâmetro do dreno variou de 4 a 42, com 75% des
tes menores que 9.
O material usado para formar os drenos de areia e tape
te de drenagem deve satisfazer dois requisitos; primeiro, deve
permitir drenagem eficiente da água que é retirada do solo du
rante compressão, e, segundo, deve evitar a entrada de.partículas
as quais podem tornar os drenos inoperantes (Krizek e Krugmann
1972, Vol.I). Estes autores realizaram um extenso e importante
trabalho sobre construção de aterros sobre solos moles e -apre
sentam .a especificação feita porT.E.Stanton para o material a
ser utilizado (areia e cascalhos limpos) em uma instalação tÍp_!
ca de drenes de areia e também duas distribuições granulométri
cas que foram utilizadas em projetos realizados (ver tabela II.2
e figura II.2).
21
TABELA II.2 - REQUERIMENTO DE GRANULOMETRIA TÍPICA
(Stanton, T.E., apud Krizek e . .Krugmann (1972,Vol.I)
PENEIRAS PERCENTAGEM PASSANOO NA PENEIRA
DIÂMETRO EQUI- DRENOS DE AREIA TAPETE DRENANTE NOMERO VALENTE ( rrun)
1/2" 12,700 90 a 100
3/8" 9,525 80 a
N9 8 0,093 25 a 100 5 a
N9 30 0,023 5 a 50 o a
N9 50 0,011 o a 20 o a
N9 100 0,006 o a 3
II.4 - TEORIA DE ADENSAMENTO PARA PROJETOS DE
DE AREIA
100
50
20
5
DRENOS
A teoria de adensamento para projeto de instalação de
drenas verticais de areia foi desenvolvida em detalhe porBan:on
como uma extensão da teoria de adensamento de Terzaghi, e con
sidera que haja fluxo simultâneo nas direções vertical e radial
para o dreno (fig. II.3). Carrillo (1942) demonstrou que para
este caso o método de separação das variáveis pode ser aplicado.
Usando este procedimento, o excesso de pressão na água dos po
ros resultante em um ponto após algum tempo (u ) pode ser de-r,v
terminado a partir de valores obtidos para os dois tipos de dre
nagem (u eu). Seja: r V
u uv u r X (1 0 r,v) (1 Ur) (1 u ) ou - = - -r,v u V o
da mesma forma o excesso médio de pressão na água dos poros re-sultante através a massa do solo (TI ) é: r,v
u r,v =
onde:
u V ou
22
c1-u > = r,v (1 - U ) (1 - U
V r
u0
= excesso inicial de pressao na agua dos poros
u eu= grau de adensamento ( em um ponto e médio da
camada, respectivamente).
Na figura(II.4)é apresentado um sumário da teoria de a
densamento para projetos de drenas de areia.
O adensamento com drenagem vertical é normalmente anal!
sado pela teoria de Terzaghi (gráficos em Lambe e Whitman~969).
O adensamento com drenagem radial, pelas soluções e gráficos d~
senvolvidos por Barron (1948). Este desenvolveu soluções para
duas condições de deformações: a) deformações verticais iguais
("equal strain"); b) deformações verticais livres ("free strain" ).
A diferença encontrada por Barron entre estas condições foi p~
quena, e como as equações para a condição de deformações verti
cais iguais são mais simples, estas ·são. ronrurrente .utilizadas em pr~
jeto e nas interpretações das leituras dos piezômetros de cam
po e recalque observados.
Quando o dreno de areia é instalado um volume de soloan
torno deste é perturbado, variando os efeitos da perturbação,em
tipo e grau, em função do método de instalação utilizado, cuida
dos de operaçao tomados, tipo de solo e suas características. A
perturbação diminui a permeabilidade e aumenta a compressibili
dade do solo em torno do dreno, criando uma resistência adicio
nal à passagem da água que está sendo expulsa. Barron (1948)na
sua análise também desenvolveu soluções incluindo esta zona pe~
turbada. Richart (1959) fez uma revisão da teoria de drenas de
areia e desenvolveu gráficos que avaliam quantitativamente es
ta condição. Rowe (1964) desenvolveu uma solução para o adensa
menta de subsolo estratificado com fluxo radial para um dreno
de areia. Sobre aplicação desta solução ver Krizek e Krugmann
Cl9.72;· vol. III, pág.B-49).
23
As teorias de adensamento disponíveis têm muitas limita
çoes e sao essencialmente teorias de pequenas deformações, as
quais não são rigorosamente aplicáveis para as grandes deforma
ções que geralmente ocorrem quando drenas de areia são utiliza
dos {Johnson, 1970b). Moore (1966) entretanto diz que, em geral,
os resultados obtidos indicam que os procedimentos de projeto
desenvolvidos por Barron, baseados 'na teoria de adensamento de
Terzaghi, para utilização de drenas de areia, são razoáveis,su
ficientemente precisos, e produzem resultados satisfatórios.
Ao se-instalar drenas de areia o' adensamento primário
ocorre relativamente rápido e está geralmente terminado durante
o período de pré-compressão, sendo então importante estimar o
recalque secundário que irá ocorrer após a construção e dar uma
atenção à redução deste a valores aceitáveis. Segundo Johnson
{1970a) enquanto que muito trabalho adicional é requerido para
confirmar e estender o conhecimento sobre compressão secundária,
para casos práticos o conceito que compressão secundária pode
ser materialmente reduzido por carregamento por sobrecarga par~
ce correto conforme ensaios de laboratório e observações de caro
po.
onde:
O recalque secundário pode ser estimado pela equaçao:
t.H = Sec
N EH,
1
i=l
e . ai loglO
t ;sec -t-
p
t.H = recalque devido a compressao secundária sec
H1
= altura inicial da camada de solo {i)
cai= coeficiente de compressao secundária
t = tempo requerido para ocorrer o adensamento primário p
tsec= tempo em que se deseja estimar o recalque
i = indica diferentes camadas.
24
Os valores de Cal sao geralmente obtidos em ensaios oe
dométricos (laboratório). Simons (1964) descreve que, quando fa
tores de segurança baixos contra a ruptura por. cisal:hamento na
argila subjacente são adotados no projeto de um aterro,então P2 de ser esperado que o recalque secundário resultante será maior
que o estimado por resultados de ensaios oedométricos.
ó coeficiente de adensamento para fluxo radial e com
pressao vertical é extremamente importante num projeto de dre
nas de areia. No item IV.2 do capítulo IV deste trabalho, e a
presentada uma revisão da bibliografia consultada sobre a obten
ção e cálculo deste coeficiente.
II. 5 - EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA NO SOLO
Quando um dreno .de areia é instalado, seja por qual for
o método, é importante considerar que é virtualmente impossível
não causar perturbação no solo ao seu redor. Johnson (1970b)
descreve alguns dos efeitos possíveis desta perturbação. Este
mesmo autor sugere que o interesse principal deve ser dirigido
para verificar a severidade desses efeitos nos resultados obti
dos, melhor que discutir a questão se existe ou não perturbação.
O método mais utilizado para instalação de drenas de a
reia é o procedimento de cravação por percussao de um tubo com
ponta fechada. Um volume de solo igual ao volume do tubo deve
ser deslocado. Existirá portanto uma severa perturbação num a
nel em torno do dreno com área equivalente à seção tranversalà:>
tubo; têm sido também observadas perturbações além deste .anel.
Devido aos efeitos perturbadores nas propriedades do solo, es
te método certamente é o pior que poderia ser usado.
Hansbo.(1960) observou no comportamento de aterros exp~
rimentais sobre drenas de areia - tubo ponta fechada em uma ar-
gila sensível da Suécia que os efeitos da perturbação foram
cumulativos, dependendo do comprimento e do espaçamento dos dre
nos.
As conseqüências desta perturbação sao particularmente,
25
importantes em solos moles sensíveis, os quais sao normalmente
considerados para tratamento com drenos de areia (Casagrande e
Poulos, 1969). Os efeitos da perturbação são também importan
tes em solos varvíticos e outras formações estratificadas.
Experiências com cravaçao de estacas maciças devem for
necer informações sobre o comportamento de drenos de areia - tu
bo ponta fechada. Segundo Fellenius e Samson (1976) a literatu
ra técnica sugere que os problemas com cravação de estacas mac~
ças em argilas sensíveis devem ser de menor importância que os
previamente antecipados.
Em seguida sao listadas informações encontradas na lite
ratura consultada sobre efeitos da perturbação provocada pela
instalação de drenos verticais de areia ou pela cravação de es
tacas maciças.
RESIST~NCIA AO CISALHAMENTO
Hansbo (1960) encontrou um decréscimo de cerca de 20 a
40% nos valores originais da resistência ao cisalhamento, tendo
a perturbação crescido com o aumento do comprimento e diminuição
do espaçamento dos drenos de areia - tubo ponta fechada.
Costa Nunes e Velloso (1961) descrevem uma utilizaçãoéE
drenos de areia para acelerar a estabilização de uma argila de
sensibilidade em torno de 8.0 localizada na cidade de Porto Ale
gre - RS. Estes realizaram ensaios de compressão simples em a
mostras extraídas logo após a instalação de drenos de areia
tubo ponta fechada e não obtiveram variação sensível na resis
tência ao cisalhamento original.
Simons (1964) descreve que nao encontrou variação na re
sistência ao cisalhamento imediatamente após a instalação de dr~
nos de areia em uma argila de Fornebu, Noruega, apesar de que a
preciâvel aumento de pressão na água dos poros ocorreu.
Weber (1966) descreve a construção de aterros experimeE:
tais com drenos de areia - tubo ponta fechada, nos quais foram
realizadas sondagens entre os drenos um dia após a instalação
26
destes. Os resultados de ensaios em laboratório nao apresenta
ram variação significante no valor da resistência ao cisalhamen
to do solo de fundação.
Housel (1954, citado por Casagrande e Paulos, 1969) mos
tra um caso em que a instalação de drenas em um depósito de so-
lo mole em Virgínia - EEUU, não resultou em ganho de resistên
eia do solo, mas provavelmente em diminuição, mesmo após cinco
anos de construção do aterro.
Broms e Bemermark (citados por Fellenius e Samson,1976)
relatam uma ruptura de um talude em uma argila sensível. A ruE
tura foi causada pela cravação de estacas de madeira na parte
superior do talude. O deslocamento do solo resultou em uma peE
da de 20 a 30% da resistência ao cisalhamento da argila.
Os casos citados acima sugerem que uma redução na resis
tência ao cisalhamento nem sempre ocorrerá, mas que deve sercog
siderada a possibilidade desta ocorrer, principalmente em solos
sensíveis.
PRESSÃO NA ÃGUA DOS POROS - Quando um tubo com ponta fe
chada é cravado por percussão em uma instalação de drenas de a
reia, muitos investigadores têm observado um aumento de pressão
na água dos poros e este efeito é geralmente mais marcante em
profundidades maiores. Hansbo (1960) descreve um aumento máxi
mo de cerca de 0,2kg/cm2
em uma área com drenas de areia de es-2 paçamento 2,2 metros e cerca de 0,4kg/cm, em uma área com espa
çamento de 0,9 metros. 2 de cerca de 0,36kg/cm
Weber (1966) observou um aumento máximo
após a instalação.
A'ldriéh e· Johnson (1972) descrevem uma comparaçao en
tre área com drenas de areia instalados por três diferentes mé
todos. Um excesso de pressao nos poros foi observado após a
instalação dos drenas de areia, inclusive quando do uso do méto
do trado helicoidal com haste oca (método que nao provoca deslo
camento direto do solo}, o qual fez surgir um excesso de carga
de 2,lm em uma determinada area experimental.
27
Fellenius e Samson (1976) observaram um grande aumento
de pressao na água dos poros, durante a
ciças, a qual excedeu a pressão efetiva
tor de dois, dentro de urna distância de
cravação de estacas ma
no solo (cr ) por um fa Vo -
séis diâmetros de esta-
ca, para fora do grupo de estacas. Este acréscimo dissipou - se
entre três a cinco meses após a cravação de estacas.
O acréscimo de pressao nos poros devido a instalação de
drenos verticais de areia - tubo ponta fechada dissipa-se em
poucas semanas a dois meses e são comurnente pequenas durante a
maioria das operaçoes de construção do aterro (Johnson, 1970b).
Segundo Simons (1964), o aumento da pressão na água dos poros
geralmente não resulta em correspondente diminuição na resistên.
eia ao cisalhamento não-drenado. Este aumento, parece ser com
pletamente ou parcialmente causado pelo aumento na pressao la
teral total, como um resultado do des.locamento da argila pelo
tubo maciço.
COMPRESSIBILIDADE - t conhecido de ensaios em laborató
rio que o amolgamento aumenta a compressibilidade do solo,fazeg
do com que a deformação que ocorre para urna dàda pressão efeti
va sej.a maior que no solo mole indeformado. Contudo a importâg
eia relativa desse efeito decresce quando a carga no solo aurnen
ta. Em pressões moderadamente superiores à pressão de pré-adeg
sarnento, o índice de vazios de equilíbrio é geralmente pouco me
nor que o do solo indeformado.
Resultados de testes de campo em urna argila siltosa or
gânica realizados por Schritidt e Gould (1968) indicaram quea in~
talação de drenos de areia - tubo ponta fechada parece ter .au
mentado a quantidade de recalques apenas no início do carrega
mento. O Índice de vazios final de equilíbrio sobre cargas grag
des foi igual ao previsto por ensaios oedométricos de laborató
rio; contudo, Aldrich e Johnson (1972) observaram recalque fi
nais de adensamento, em urna área (seção BCT) com drenos de areia
- tubo ponta fechada, 1,5 a 2,2 vezes maiores·que valores pre
ditos por ensaios de laboratório. Na área correspondente com
drenos instalados pelo procedimento tubo com ponta aberta,crav~
do por jato d'água, também ocorreu considerável aurnento,enquanto
28
que na área de drenos de areia pelo procedimento de trado heli
coidal com haste oca os valores foram concordantes dentro de a
proximadamente 15%. Em outro aterro experimental (seção FRT ),
onde o subsolo era diferente, estes Autores encontraram uma peE
turbação menor.
Deslocamentos horizontais assim como levantamentos de
terrenos podem ser causados pela cravação de drenos de areia.
Hansbo (1960) observou que o levantamento causado pelo desloca
mento do solo foi maior em áreas com drenos de menor espaçamen
to. Este autor também mediu deslocamentos horizontais,os quais
também aumentavam com o aumento do volume de solo deslocado.
Segundo Fellenius e Samson (1976) a literatura técnica
sobre cravação de estacas maciças confirma o valor que é geral-
mente aceito para o volume de levantamento dentro de um grupo
de estacas, ou seja, cerca de 50% do volume total de solo deslo
cado pelas estacas.
Tem sido encontrado em alguns casos de drenos de areia
que o recalque secundário foi consideravelmente maior onde dre
nas de areia - tubo ponta fechada foram instalados, que em áreas
sem drenos ou com drenos instalados por um método que nao prov2
ca deslocamento direto do solo (ver Landau, 1966) e Casagrande
e Poulos, 1969). Johnson (1970b) sugere o contrário e se refe
re a resultados de ensaios em laboratório, onde é fato conheci
do que o amolgamento diminui o coeficiente de adensamento secun
dário.
COEFICIENTE DE ADENSAMENTO - Em laboratório pode-se ver
que o amolgamento da amostra decresce o valor do coeficiente de
adensamento. Contudo.a importância relativa deste efeito é ge
ralmente bem menor quando a pressão aplicada e .relativamente grar.!_
de (dentro da região de compressão virgem).
Johnson (_1970b) descreve que um grande número de insta
laçoes de drenos de areia têm sido realizado, mas evidências a
penas esporádicas sobre o efeito do dreno de areia - tubo ponta
fechada no coeficiente de adensamento são disponíveis e pratic~
29
mente nenhuma comparaçao definitiva tem sido feita entre este e
os outros tipos de instalação.
Hansbo (1960) conclui que o coeficiente de adensamento
foi reduzido pela perturbação causada pela instalação de drenos
de areia-tubo ponta fechada. Foi observado que o valor de coe
ficiente de adensamento para os drenos de espaçamento 0,9 me
tros foi metade do correspondente ao espaçamento de 1,5 metros.
Schmidt e Gould (1968) encontraram que o valor do coe
ficiente de adensamento de campo correspondeu bem ao de labora
tório em pressões suficientemente grandes (maiores que a pres
são de pré-adensamento), em uma área com drenos de areia - tubo
ponta fechada.
Aldrich e Johnson (1972) descrevem que todos os três ti
pos de procedimentos de instalação de drenos de areia utiliza
dos (seção BCT) , causaram redução no valor efetivo ( .estimado por
ensaios de laboratório) do coeficiente de adensamento. Os mé
todos trado helicoidal e cravação de tubo com ponta aberta por
jato d'água foram, contudo, relativamente mais eficientes que o
tubo ponta fechada, cravado por percussão, por um fator de 1,5
a 2,5. Em outra área experimental (seção FRT), os autores ob
servaram que o efeito da perturbação foi menor, mas também o mé
todo tubo com ponta fechada foi definitivamente menos eficiente
que os outros tipos de instalação.
PERMEABILIDADE - Casagrande e Poulos (1969) descrevem a
real±zação de ensaios de permeabilidade de campo em uma argila
varvítica mole a firme, altamente plástica e muito sensível. Os
ensaios foram realizados através das cavidades de dois drenosde
areia, instalados pelo método tubo com ponta fechada,cravado por
percussão, e por um método utilizando jato d'água.
A permeabilidade medida na cavidade aberta do tubo com
ponta fechada foi cerca de 10 vezes menor.
Weber encontrou redução na permeabilidade de campo, em
uma argila mole devido a instalação de drenes de areia tubo po~
30
ta fechada. Uma revisão dos resultados de ensaios de permeabi
lidade em piezômetros a distância de 0,30 metros do dreno de a
reia, indicou que a permeabilidade foi apenas 1/5 a 1/10 da peE
meabilidade a distância de 0,61 a 0,92 metros dos drenas.
No capítulo IV item IV.2 deste trabalho, sao descritas
comparações de métodos de instalação de drenas de areia feitas
em laboratório, por Hansbo (1960), Simons (1965) e Landau (1966).
Segundo Johnson (1970b) a discussão sobre os métodos de
instalação de drenas de areia não deve invalidar o uso da técni
ca de pré-compressão com drenas de areia. A disponibilidade de
métodos existentes inclui uma suficiente variedade para atender
as exigências do engenheiro projetista.
Aldrich e Johnson (1972) comparando três métodos de ins
talação de drenas de areia, consideraram os itens listados abai
xo como as principais conclusões da investigação:
a) O método de instalação foi muito importante na argi
la inorgânica (camada c, área BCT), ligeiramente es
tratificada e muito sensível (St = 10 a 20).
b) O método de instalação não foi muito importante na
argila ligeiramente orgânica (camada A, área FRT) e
sensibilidade de 5 a 10. Os drenas tubo ponta fech~
da, cravados por percussão, mo.straram, contudo, que
existiu redução significante no coeficiente de aden
samento, eh, em drenas com espaçamento menor.
cl Os testes indicaram claramente que é necessário um
maior aperfeiçoamento nos métodos de instalação de
drenas de areia para aumentar a sua eficiência.
II.6 - EXEMPLOS DE INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA
Existe uma grande quantidade de exemplos para ilustrar
resultados obtidos utilizando-se drenas de areia. Em alguns de~
tes ocorreram dificuldades no campo, às vezes tão sérias,que os
drenas de areia não realizaram nenhuma função benéfica. Apenas
alguns exemplos de instalação de drenas de areia, estas realiza
31
das no Brasil, serao descritas aqui. Uma revisão mais extensa
está além do escopo deste trabalho. Posteriormente,em um perío
do mais próximo à construção do aterro experimental sobre dre
nas verticais de areia, alguns exemplos serão analisados com
mais profundidade.
Moran e outros (1958) realizaram um extenso trabalhoso
bre drenos verticais de areia, inclusive uma análise de aproxi
madamente uma centena de instalações existentes. Rowe (1968)
realizou uma revisão da literatura, procurando mostrar a impor
tância dos detalhes geológicos de formação do depósito, no seu
comportamento real quanto à drenagem. Casagrande ePoulos(l969)
realizaram uma cuidadosa análise de dados de instalações de dre
nos de areia, publicados e não publicados, com o objetivo de pro
var que drenos de areia instalados pelo método de tubo com pon
ta fechada, cravado por percussao, são frequentemente nao ape
nas de nenhum benefício, mas até prejudiciais.
Em seguida sao descritos alguns exemplos de instalações
de drenos de areia realizadas no Brasil.
PACHECO SILVA (VARIANTE RIO-PETRÕPOLIS)
Pacheco Silva (1950) descreve a realização de dois ater
ros experimentais com drenos verticais de areia na variante Rio
Petrópolis (Baixada Fluminense). Um próximo ao canal de Meriti
e o outro junto â passagem superior sobre a Leopoldina,ambos os
locais distantes de menos de 7,5 quilômetros do local onde fo
ram extraídas as amostras utilizadas neste estudo.
a) Aterro do Meriti
Neste trecho, como em vários outros, era encontrado no
subsolo uma camada de argila orgânica, de deposição marinha, às
vezes com algumas raízes e conchas, apresentando uma consistên
cia mole ou muito mole e alta plasticidade; sua umidade natural
era muito próxima ao limite de liquidez. A resistência à com
pressão simples era da ordem de 0,25 kg/cm2 .
O aterro experimental de-180m fazia parte da própria es
32
trada e foi subdividido em três trechos de 60m. Apenas em dois
trechos foram instalados drenes de areia, com espaçamento dife
rentes (2m e 1,5ml, visando comparar,o comportamento do terreno
com e sem dreno e verificar a importância do espaçamento dos~
nos. O diâmetro dos drenes foi de 20cm (8"), sendo instalados
pela perfuração do terreno com trado cavadeira de 20cm• 8")
até atingir terreno firme. Colocava-se então areia dentro da
perfuração.
Sobre o procedimento de instalação dos drenes Pacheco
Silva descreve o seguinte: "Dada a consistência do terreno era
freqüente o fechamento parcial do furo depois da escavaçao. Em
certos pontos, devido a esse fato, os drenes nao podiam sermais
profundos do que cerca de 2m (no trecho (1), por exemplo)".
As pressoes na água dos poros, medidas por piezômetros
instalados na camada de argila, apresentavam acréscimo quando a
carga do aterro era aumentada, mas conservavam-se praticamente
constantes quando a carga do aterro também se conservava cons
tante. Este fato mostrava um não funcionamento dos drenes ou
um funcionamento com eficiência muito baixa. Foi feito então u
ma análise do projeto, inclusive com dados de ensaios de adensa
mento com drenagem radial, tendo após a análise Pacheco Silva
concluído que a precariedade do processo construtivo dos drenes
verticais de areia foi a causa da sua ineficiência.
b) Aterro Junto a Passagem Superior sobre a Leopoldina
A argila orgânica neste local apresentava-se com consis
tência um pouco mais alta do quê a existente no Merití,sendo en
tretanto de caráter idêntico. O aterro experimental instrumen
tado foi construido no local do aterro de acesso ao viaduto que
atravessa a via férrea Leopoldina, do lado Petrópolis. O diâme
tro dos drenes foi de 40cm, sendo instalados pelo método tubo
ponta fechada, cravado por percussão. A disposição destes dre
nes era segundo um reticulado, em que, a distância entre eles
era 2,30m longitudinalmente e 2,SOm transversalmente. Foram me
didas as pressoes na água dos poros e recalques do aterro. As
pressoes na água dos poros apreêentaram um aumento rápido, logo
33
após a aplicação das cargas de aterro e depois decresciam lent~
mente sob carga constante. Pelos resultados obtidos Pacheco Sil
va concluiu que os drenos de areia tiveram um funcionamento nor
mal. ~ salientado no trabalho que a drenagem da água dos poros
foi feita apenas pela parte inferior do subsolo, incorporando -
se as águas de lençol subterrâneo.
PACHECO SILVA (SANTOS)
Pacheco Silva (1953b) descreve as condições de fundação
de um reservatório de óleo em Santos. No subsolo, uma camada
de argila orgânica mole preta ou cinza escuro, com lentes finas
de areia ou argila arenosa, tendo uma espessura de 9,Sm. A ar
gila apresentava um limite de liquidez médio de 65% ( faixa 45%
a 110%) e um limite de plasticidade médio de 30% (faixa de 25 %
a 45%). A resistência a compressao simples apresentou uma vari
ação de 0,30 a l,Okg/cm2
com a profundidade, enquanto a umidade
natural variava de 35% a 100%.
O reservatório construído tinha 36,58m de diâmetro e
9,14m de altura no bordo. Os drenas de areia foram instalados
até a profundidade de 13m, em relação ao nível original da su
perfície, atingindo uma camada de areia. O diâmetro dos dre
nas foi de 30cm. Sua instalação foi feita pelo método tubo com
ponta aberta, cravado por percussao, sendo a limpeza do inte
rior do tubo feita por jato d'água. O espaçamento dos drenas
foi de 2m, em uma malha triangular.
Um tapete drenante em ligação com o topo dos drenos foi
colocado. A esl?essura do tapete foi de 1,85m no centro e 1,40m
nas: pontas. Piezômetros (_4) para medir a pressão na água dos
poros do solo mole foram instalados. A finalidade dos drenas e
ra acelerar os recalques e aumentar a resistência da argila.
Um teste de carga no reservatório foi realizado. Na da
ta de preparaçao do trabalho, a altura total de água no tanque
era de 6,57m. Pelas curvas tempo-carga-recalque-pressão nos p~
ros obtidas, o autor concluiu que os drenas de areia instalados
estavam trabalhando apropriadamente, pois a pressao nos p:iros. ~
sipava-se rapidamente quando a carga era constante. O recalque
34
neste tempo e no centro do reservatório era de aproximadamente
45cm.
COSTA NUNES E VELLOSO (TRAVESSIA DO GUAfBA)
Problemas geotécnicos da Travessia do Guaíba,situada na
cidade de Porto Alegre - RS, são descri tos por Costa Nunes e Vel
loso (1961). Como tratamento para combater os excessivos re
calques e instabilidade de aterros, foram construídos bermas de
equilíbrio e drenos de areia e, em alguns locais, a combinação
desses dois procedimentos. O subsolo apresentava-se geralmente
com uma camada de sedimentos muito finos com matéria orgânica,
de espessura considerável e baixa capacidade de carga, sobreja
cente a duas camadas areno-argilosas, mais resistentes. As pr2_
priedades dos solos foram estudadas pela execução de vários ti
pos de ensaios de laboratório.e de campo, inclusive aterros ex-
perimentais .. Os valores obtidos em ensaios â compressao
ples realizados em corpos-de-prova da argila, variaram · I 2 · - 2 0,100 e 0,530kg cm, com um valor medio de 0,230kg/cm.
sultados de ensaios de adensamento apresentaram a argila
normalmente adensada e uma relação entre a permeabilidade
sim
entre
Os re-
como
hori-
zontal e a permeabilidade vertical igual a quatro. A sensibili
dade. da argila variou entre 6 a 8, 6.
Para a travessia do Guaíba, drenos verticais de areia
foram executados, com diâmetro de 40cm, pelo método tubo com
ponta fechada, cravado por percussão. Os drenos foram instala-
dos em encontros de·ponte e em locais onde os recalques eram
mui.to importantes e exigiriam muito tempo para ocorrer. A fi
nalidade destes era acelerar o ganho de resistência ao cisalha
mento e acelerar a ocorrência dos recalques.
o valor do espaçamento dos drenos que foram utilizados
nos diversos locais variou de 2,30 a 7,60m, tendo a maioria si
do próximo a 4,0m. Foi feito controle de execução dos drenos
de areia; a verticalidade e a continuidade dos drenos eram ve
rificadas por sondagem (uma em cada 100 drenos executados). O
cálculo dos drenos de areia foi feito pela solução de Barron
(19481.
35
Ensaios de cornpressao simples foram realizados em cor
pos-de-prova obtidos em amostras que foram extraídas antes e de
pois à execução dos drenos de areia. Praticamente não existiu
diferença nos resultados.
Costa Nunes e Velloso concluem que nas obras realizadas
na travessia do Guaíba, os drenos verticais de areia instalados
comportaram-se satisfatoriamente.
MILTON VARGAS (SANTOS)
Urna experiência bem sucedida em Santos, de aplicação de
drenos verticais de arei~, em um reservatório de óleo de Alaroa,
é mencionada por Varg.as (1973). Este descreve que o solo mole
não tinha condições de suportar a carga devido ao reservatório,
mais ou menos 10 toneladas por metro quadradro, e que então,fo
ram instalados drenos verticais de areia, com o cuidade de nao
deslocar ou pertubar o solo, utilizando-se então, o método tubo
ponta aberta, cravado por percussão, sendo a limpeza do interi
or do tubo feita por jato d'água. Piezôrnetros e medidores de
recalques foram instalados para se fazer o controle da obra. Em
cerca de seis meses a fundação foi tida corno consolidada. Dali
por diante ela começou a receber as cargas normais de pet:i'oleo.
Até hoje, que já fazem quinze anos ou mais, o reservatório está
comportando-se perfeitamente bem. O IPT fez um estudo das ob
servações de recalques e das pressões na água dos poros, desen
volvidas na argila e rnnstatou que tudo se passou conforme se pr~
vira~
II.7 - CONTROLE DE CONSTRUÇÃO NO CAMPO
Rupturas que têm ocorrido em aterros utilizando a téc
nica de pré-compressão com drenos verticais de areia geralmente
tem resultado de controles de campo insuficientes e avaliação
precária das observações feitas durante a construção ( Johnson,
1970.b).. Continuando, este autor descreve que é essencial consi
derar a construção corno uma extensão da fase do projeto, de ma
neira que, as hlpóteses de projeto possam ser aferidas e se ne
cessári.o modificadas, para as condições reais de campo revela-
36
das pela instrumentação instalada para este fim. Moran e ou
tros (1958) analisam em detalhes a importância desse tópico e
descrevem cuidados e atenções a serem tomados durante a constru
çao.
Uma descrição em detalhes está além do escopo deste tra
balho e apenas alguns aspectos serão mencionados:
a) deve ser feito controle de locação, continuidade,veE
ticalidade, compactação e comprimento dos drenos de
areia instalados assim como, do material a ser utili
zado no enchimento dos drenos;
b) análises adequadas de estabilidade devem ser feitas
por ocasião do projeto;
c) evitar o acúmulo de material de aterro lançado em
qualquer ponto;
d) utilizar técnicas apropriadas de colocação do mate-
rial do aterro;
e) avaliar prontamente e apropriadamente observações da
instrumentação instalada (placas de recalques, piez.§_
metros, marcos superficiais e inclinômetros ("slope
indicator")) .
Os coeficientes de adensamento de campo devem ser com
parados àqueles assumidos na fase de projeto. A .determinação
destes coeficientes (Cv e eh ) é mais facilmente realizada a PªE
tir das observações dos piezômetros, que das observações dos r~
calques.Moran e outros (1958) apresentam o método desenvolvido
por Gould para determinação do coeficiente de adensamento na di.
reção vertical e estendem-no, também para fluxo radial interno
(_drenos de areia) . A figura (II. 5) apresenta as equações deste
método. A consideração de fluxo simultâneo, nas direções verti
cal e radial, pode ser feita e um processo de solução por ten
tativas é também descrito por Moran e outros, no qual eh é as
sumido igual a e ou um múltiplo constante de e. V V
Um outro processo simples de determinar aproximadamente
os valores de eh de campo, durante a construção, é baseado no re
lacionamento linear entre a razão do excesso de pressão nos po-
37
ros e do excesso de pressao nos poros inicial,
tempo, Th. Este método é apresentado em Aboshi
u/u, e o fator o e Monden (1963)
e Escario e Uriel (1961) . Johnson (1970b) descreve que o pro
cedimento do Gould é simples e fornece uma medida simples dava
riação no eh durante construção, recomendando ambos os métodos.
A obtenção de valores de eh, tão cedo quanto possível,
durante a construção, é muito importante para verificar as hi
póteses de projeto, e, se necessário, realizar modificações no
projeto durante a construção.
II.8 - CONCLUSÕES
A instalação de drenas verticais de areia com a técnica
de pré-compressão é útil para estabilizar fundações de solos mo
lese compressíveis sob aterros, edifícios, taludes, e uma va
riedade de aplicações relatadas nas quais a aceleração de ganho
de resistência ao cisalhamento e/ou aceleração do adensamento
são requeridas (Johnson, 1970b).
Quando os· drenas de areia sao utilizados, o adensamento
primário ocorre relativamente rápido, sendo importante estimara
recalque secundário que irá ocorrer após a construção e deve ser
dada atenção para reduzi-lo a valores aceitáveis.
Pré-compressão com drenas de areia pode eliminar recal
ques de pôs-construção ·que resultariam do adensamento pr.imário
e pode reduzir recalques de pós-construção devido à compressao
secundária a valores toleráveis (.Johnson, 1970b).
O projeto final de uma instalação de drenas verticaisde
areia deve ser baseado em um cuidadoso estudo realizado por meio
de ensaios de laboratório e de campo, investigações de campo e
análises de projetos.
Muitas,das incertezas até aqui associadas com a previ
·são da velocidade de adensamento de camadas de argilas para a
proposta de projeto de drenas de areia, parece ser removida~
do é dada atenção para a estrutura geológica da argila e para
38
técnicas apropriadas de ensaios (Rowe, 1968). Drenos verticais
de areià .]Xldem não· ser necessários para acelerar o adensamento em
solos que contêm camadas finas continuas de areia ou silte, mas
um sistema de alivio de pressão pode ser requerido para reduzir
o excesso de pressão na água dos poros das camadas de areia ou
silte. Experiências em um nfunero de casos tem mostrado que dre
nos de areia geralmente não tem valor ·em solos altamente orgâ
nicos Cturfas) - Casagrande e Poulos, 1969.
Quando é feita uma seleção entre diferentes métodos de
instalação, a principal decisão será se se usa o método tubo po~
ta fech.ada, cravado por percussao ou um método que nao provoca
deslocamento direto do solo. A seleção do Último seria sempre
acompanhada por um programa de testes no qual as caracteristi
cas de drenagem horizontal do solo de fundação sao conhecidas
com exatidão, e nao apenas adotadas, (Kriezek e Krugmann,1972 Vol.
I) .
Casagrande e Poulos (1969) concluíram que devido a dre
nos de areia - tubo ponta fechada terem provado serem prejudic!
ais nos casos descritos, além de muitos outros casos que poder!
am ser adicionados, o projetista deve investigar muito cuidado
samente todos os fatores antes de recomendar drenos de areia
tubo ponta fechada. Maior economia pode resultar do uso de mé
todos de instalação de drenos de areia que não provocam desloca
mento direto do solo, mas testes de campo comparando os vários
tipos entre si e com o método tubo ponta fechada, cravado por
percussão, são requeridos para uma variedade de solos de funda
dação. Nenhuma observação dessas instalações tem sido publica
da e apenas uma dessas é conhecida e estava em progresso na
época (Johnson, 1970b). Em continuação, estes mesmos aterros ex
perimentais indicaram claramente que mais aperfeiçoamentos nos
métodos de instalação de drenos de areia são necessários para
aumentar a eficiência dos drenos de areia (Aldrich e
1972).
Johnson,
'•,
TUBO
oco
TAMPA
.. .. OREN~ .. OE 'AREIA':
. . . . ·. · .. . . . .. /
(a) TUBO COM PONTA FECHADA
11 11
11
11 11 l 1 l 1 l 1 l 1
11 11 11 11
11 11 11 11 1 I , ,
AR EIA
SOL O REMOVIDO
1 1 1
(· :':.'.'; :-:-.:·.; :.'·._'.1 1
1 1 1 1
TRADO 1 1
HELICOIOALJ 1
COM l 1
: 1 HASTE OCA
1 1 TAMPA 1 1
1 1
1 1 DE 1 1
AREIA', 1 1 . ,, .... . .. /
(b) TRAOO HELICOIDAL
COM HASTE OCA ( e )
/
MEDIDOR OE /PRESSÃO
VALVULA
TANQUE
E LAMA
CORTE COM BROCA ROTATIVA E J A T O O ' A' G U A
METODO JATO o'ÁGUA ROTATIVO !"ROTARY J E T")
F I G. TI - 1 - M E T O O OS D E I N S T A L A Ç ÃO OE ORENOS OE AREIA ( APUO KRIZEK e K RUGMANN,1972-VOL.l)
40
ui ao._-----+------+---7'f"<'~~""'""'v""'~""'""'------j "' a::
ui 2ot------t-----::;;~~~'s:"'i~~~,;c---+------+------1 "' ADEQUADA COMO ESPECIFI-
z
"' U)
U)
"' a.
w
( a )
--MATERIAL DO TAPETE
POR STANTON{l948)
1.0 10.0 OIÂMETRO(mm)
DRENANTE
:, 0100,.-~~~~....,.~~~~--;~~~""'1:~""<:,;::""""'"""~~~-,
o ~ao,~-----+---~~~~~~~~~~~~~~~-----~ a.
a:: 60 o a.
DISTRIBUIÇÃO 6 R ANULO M E.T RICA
( 1966) PARA
DR EN OS
._: 40 E M AR G I L A z MOLE
DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DADA POR HANSBO (1960) PARA
O 2 0 f----~';.---Ji'é's:~"':'ç's),JC--t----7--: D R E N O S E M U U A A R G I L A O:: MOLE E MUITO SENSIVEL .., a. O-+---....;-;...._..,_"l"_..::.... ____ ...;:a..:_ _____ 4 ______ _. ______ --1
0.001 O.OI 0.1 1.0 10.0 OIAMETRO (mm)
(b) MATERIAL DO DRENO OE AREIA
FIG.JI-2-DISTRIBUIÇÕES DE GRANULOMETRIA (APUO KRIZEK e KRUGMANN,1972-VOL.I)
IDO.O
•
• L 1
• d 1 ::l.05S
•
•
s ESPAÇAMENTO
ORE NOS
d, n , __
dw
o) MODELO DO ESPAÇAMENTO DOS DRENOS DE AREIA
oosf •
•
41
NAO HA
FLUXO ATRAVES
DESTA SUPERFiCIE
"-
d •
1
/'oRENO DE AREIA',
/ .,oi 1 t f'-" 1 k, H - / -- i'_J ------ 2H :::: --.. ---..,
-"'-1 --->{ ' ' 1
b)SEÇÂO A-A
FIG.II-3- FLUXO PARA DRENO VERTICAL DE AREIA(APUD JONHS0N,1970b)
ADENSAMENTO VERTICAL
e. kv(l+e 0 )
' Ov 'lw
2 H Tv , __
t ou 1
2 Tv H ,--
ADENSAMENTO RADIAL
ou
FLUXO SIMULTANEO VERTICAL E RADIAL
EM ALGUM TEMPO
RAZÕES DE EXCESSO
DE
(+)V~: ( -t-t X ( +) r PRESSÃO NA AGUA DOS POROS
GRAUS u ' u EM UM PONTO 1--Uo
DE o 1- ü. VALOR MEOIO
ADENSAMENTO U.o
EM UM PONTO
VALOR MEOIO
FIG.II- 4-SUMÁRIO DA TEORIA DE ADENSAMENTO PARA PROJETOS DE
DR E NOS DE AREIA ( APUD JONHSON, 1970 b l
42
p R E N A G E M V E R T e A L
POR G o U L o )
GRAU M E D I O DE
ADENSAMENTO POR l1 H t
u. OBSERVAÇÕES DE ll Hu lt.
RECALQUES
GRAU DE ADENSAMENTO
'-11,
u.= i EM. UM PONTO ilo
POR PIEZÔMETROS
e.=---- OU CV =
ou
t 2 e t 1 SÃO OBSERVAÇÕES DE
RECALQUES OU PIEZÔM[TROS
EM D 01 S TEMPOS DIFERENT!Si
Tv2• "rv1 SÃO os CORRESPONDEM·
TES FATORES TEMPO D A
T 1!: O RI A D E ADENSAMENTO
F I G. I[ - 5 - C O E F I C I E N T E
CAMPO EM ALGUM
O E
o R E N A G E M R A D I A L
P A R A DR EN OS P E A B EIA
IRAU ME OI O DE
ADENSAMENTO POR AH t
u = OBSERVAÇÕES DE r 6 H u I t.
RECALQUES
11, GRAU DE ADENSAMENTO
U,= '- --; EM UM P O N T 0
2 'T'hde
ilo
Ch=----
ou eh=
POR P I E Z Ô METROS
ou
DRENAGEM SIMULTÂNEA
VERTICAL E
RESOLVE -SE POR
DE TENTATIVAS
RADIAL
PIIIOCESSO
V t R
MOORAN • OUTROS ( 19!58 ),
ADENSAMENTO 00
TEMPO ( APUO JONHSON,1970b)
43
III - Ensaios de Adensamento com Drenagem Vertical
44
III - ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM VERTICAL
III.l - INTRODUÇÃO
Quando um depósito de solo saturado é submetido a um
acréscimo uniforme de carga, esta é inicialmente suportada pela
água nos poros, devido a ser esta incompressível em comparaçao
com a estrutura do solo. Após a aplicação da carga, a agua dos
poros drena devido ao gradiente instalado e o incremento de car
ga é transferido para a estrutura do solo, provocando neste uma
variação de volume. Este processo é denominado "Adensamento'~ou
consolidação.
A velocidade com a qual o volume varia ou o adensamento
ocorre, em um solo, é diretamente relacionada a facilidade da
água escoar (drenar) através do solo. Quando o mesmo e pouco
pe-rme-,ável e/ou possui uma grande espessura em relação a veloci
dade de carregamento, durante a aplicação da carga relativamen
te pouca drenagem da água ocorrerá e a variação de volume duran
te a drenagem será bastante lenta.
A teoria matemática descrevendo a dissipação do excesso
de pressão na água dos poroé'. e a cieformação associada do solo é
chamada "Teoria do adensamento". Terzaghi, em l.923,desenvolveu
uma teoria baseada em várias.hipóteses simplificadoras:
a) o solo e homogêneo e saturado;
b) a água e os sólidos constituintes do solo sao incom
pressiveis;
c) a lei de Darcy é válida;
d) determinadas propriedades do solo sãoconstantes (peE
meabilidade e compressibilidade);
e) o tempo necessário para o adensamento é inteiramente
devido à baixa permeabilidade do solo;
45
f) o solo e lateralmente confinado;
g) as deformações decorrentes do adensamento sao peque
nas;
h) as tensões normais totais e efetivas sao constantes
em uma seção horizontal durante o processo de adensa
mente.
Diversos pesquisadores têm procu:t.ado ou ampliar a teoria
de Terzaghi, eliminando algumas das hipóteses simplificadoras
(por exemplo: Taylor; Schiffman e Gibson; Gibson e outros; Raymond}, ou
desenvolver novas teorias matemáticas que descrevem condiçõesde
campo mais gerais (exemplo: Biot; Schiffman e outros; Davis e
Poulos; Christian e outros), Estes trabalhos foram citados por
Ladd (1973), onde se poderá encontrar sua referência.Independe~
te disto a teoria de Terzaghi ainda é comumente utilizadanapr~
visão da velocidade e valor dos recalques, e da velocidade de
dissipação da pressão nos poros, sua precisão estando ligada a
correspondência entre suas hipóteses e as condições .. exi:ctentes
no campo. l:l importante frisar que a teoria cobre apenas õs re
calques do adensamento primário.
Os recalques resultantes da aplicação rápida de uma caE_
ga de dimensões finitas para um depósito de argila saturada, p~
dem ser c_onvenientemente dividj_dos em três tipos:
1) Recalque inicial ou imediato, devido ao desenvolvi
mento de deformação cisalhà.nte simultaneamente com
a aplicação da carga. A argila deforma-se a volume
constante.
2) Recalque do adensamento primário; variação de volu
me dependente do tempo que ocorre durante a dissip~
ção do excesso de pressão da água dos poros.
3) Compressão secundária; variação de volume depende~
te do tempo que ocorre após o excesso de pressão na
água dos poros ter sido essenéialmente dissipado.
46
Quando a area carregada é grande em relação a espessu
ra da argila, os recalques são bem próximos da condição uni-di
mensional. (nenhuma deformação lateral), e o recalque inicial e
praticamente nulo. Quando a área carregada é pequena esta sim
plificação não ocorre. A compressão secundária é sempre de in
teresse prático em solos altamente orgânicos e nos casos onde o
adensamento primário ocorre rapidamente, tais como nas instala
ções de drenas de areia.
A previsão da velocidade e quantidade de recalque e da
velocidade de dissipação da pressão nos poros e comumente feita
através de parâmetros obtidos em laboratório em ensaios de aden
sarnento oedométrico, nos quais só é possivel ocorrer deformação
na direção vertical (nenhuma deformação lateral).
Nesta pesquisa foram realizados alguns ensaios de aden
samento deste tipo com drenagem na direção vertical e outros eg_
saias com drenagem na direção radial (interna e externa);9s quais.
são descritos no cap. IV, de forma a obter parâmetros de com
pressibilidade do solo e de importância capital para o projeto
de instalação de drenas de areia, parâmetros nas duas direções
(vertical e horizontal) relativos à velocidade de variação de
volume.
A teoria utilizada no cálculo dos ensaios descritos nes
te capitulo foi a teoria de Terzaghi mencionada anteriormente.
III.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO
Os ensaios de adensamento foram realizados em corpos-de
-prova obtidos em amostras extraidas a profundidades de 5,5 a
8,0m com diâmetros de 5,05cm e 10,09cm (A= 20 e 80 cm2 ) e altu
ras de 20 e 30mm respectivamente, sendo a drenagem feita no to
po e na base. Na maioria dós ensaios o incremento de carga uti
lizado era igual à carga anterior (lip/p =1) ,:sendo· aplicadas~pressões
de: 0,05;. 0,10; 0,20; 0,40; 0,80; 1,60; 3,20; 6,40; 3,20; 0,80; 2 0,20; 0,10 kg/cm. Em 4 ensaios realizados em amostras extrai-
das na profundidade de 5,5 a 6,0m, aplicaram-se incrementas de
cargas menores, visando definir melhor a pressão de pré-adens~
47
menta, como e sugerido por Bjerrum (1973)e Ladd (1973) .O tempo
de.atuação de cada carregamento foi de 24 ou 48 horas, sempre
procurando-se definir na curva deformação x log tempo o trecho
retilineo inicial da compressão seéundária.
Os primeiros 14 cm de solo no interior do tubo nao fo
ram utilizados para obtenção dos corpos-de-prova, procurando-se
obter, desta maneira, estes com menor grau de amolgamento~ (ver
Ortigão - 1975). Ainda assim, dois corpos-de-prova apresenta
ram forte amolgamento (ver ensaios AVl-5 e AV4-10). Para confir
mar o amolgamento da parte superior da amostra, foram moldados
corpos-de-prova no inicio do tubo na profundidade de 6,50 a7,0m
,(ver ensaios AV6-10 e AV7-5). Alguns corpos-de-prova foram mol
dados de amostras (após os 14 cm iniciais) completamente amolg~
das no laboratório, visando obter caracteristicas do solo neste
estado.
Os aneis de adensamento utilizados sao de aço inoxidá
vel, possuem uma relação. diârretió,. e altura de 2, 53 e 3, 36 e em to
dos os ensaios eram lubrificados internamente com graxa de sili
cone, para minimizar o atrito lateral.
Em todos os ensaios o anel de adensamento foi introdu
zido·na amostra por cravaçao lenta, sendo o solo em volta cui
dadosamente retirado durante a moldagem do corpo-de-prova. To
ma-se cuidado de modo a manter o alinhamento do eixo do anelccrn
o do tubo amostrador.
Utilizou-se sempre papel filtro saturado entre o corpo
de-prova e as pedras porosas (topo e base), sendo estas anterior
mente fervidas em água destilada e esfriada com jato d'água.
O equipamento utilizado é a prensa tipo Bishop de fabri
caçao Wykeham Farrance e, atualmente, também fabriéada pela
Ronald Top, com relação de carregamento de 10,75:1 e 10:1, re.ê_
pectivamente, e células de adensamento projetadas por J.A.R.
Ortigão, fabricadas pela Ronald Top (firma brasileira) que per
mitem a utilização de quatro diâmetros de amostras.
48
Os seguintes cuidados foram tomados para a obtenção de
boa precisão nas cargas aplicadas.
a) a relação dos braços de alavanca das prensas foi ve
rificada com uma célula de carga;
b) os pesos utilizados foram aferidos;
c) procurava-se sempre manter o braço de alavanca na di
reção horizontal.
A carga inicial de 0,05 kg/cm2
era aplicada antes de a
dicionar água, para assentamento do sistema, obtendo-se uma le!
tura inicial. A água era adicionada imediatamente após,iniciag
do-se então as leituras. Se a amostra tendesse a inchar, a car
ga era aumentada para evitar o inchamento.
As cargas posteriores eram aplicadas após a definição
da curva deformação x log tempo, procurando-se evitar qualquer
impacto sobre o corpo-de-prova.
III.3 - RESULTADOS
A Tabela (III. l) apresenta os >valores do Indicefa de com - '
pressao e de expansão, Cc e Cs' da razão de compressão e expag
são, CR e CS, da pressãô de pré-adensamento, ã (*), determin~ Vm
da pelo método Casagrande, dos Indices de vazios inicial e cor-
respondente à Õv e da umidade inicial do ensaio, todos obtidos ·m
de ensaios oedométricos realizados a partir de amostras "in-
deformadas". Os valores de Õvm foram determinados das curvas de
compressao correspondentes: ao final da compressão primária
(d = d100
) e à compressão tótal, (d.= df).
Na Tabela (III.2) estão alguns resultados obtidos em
amostras "indeformadas" de má qualidade e em amostras complet~
mente amolgadas em laboratório.
(*) o professor Carlos Sousa Pinto sugere o termo "pressão de
sobre-adensamento" para definir o v , em vez do termo "pre.ê_ - - . " rn sao de pre-adensamento ..
49
Os gráficos relativos aos ensaios de profundidade de 7,5
a 8,0m sao apresentados juntamente com os ensaios de adensamen
to triaxiais (cap. IV).
As curvas Índices de vazios,e, ou deformação vertical
específica, é (%), x log da pressão efetiva estão apresentadas V
nas figuras (III.l\ a IIII.4), onde se pode ver os efeitos pro-
vocados pelo amolgamento da amostra na curva de compressao.
Foram feitos os cálculos dos coeficientes de adensamen
to e de permeabilidade para drenagem apenas na direção vertical
(C e K ), do depósito de argila mole em estudo pelos métodos V V
log t e 'lt'.
Os valores foram calculados pelas expressoes:
1 - Método log t
T . 2
H2 X Hd 0,197 X vso d e = = V
t50 tso
2 - Método ~
T X H2 V90· d
e = 0,848 X
= V
t90
Sendo:
K V
Onde:
e V
e a w = V V
1 + e , m
para ambos os métodos
= coeficiente de adensamento com drenagem e compres 2 -
são vertical (cm iseg).
= coeficiente de permeabilidade ,vertical {cm/seg) . ·
= fator tempo correspondente a 90%. de adensamento
com drenagem apenas na direção vertical.
50
= fator tempo correspondente a 50% de adensamento
com drenagem apenas na direção vertical.
= média das semi-espessuras inicial e final -:drena
gem topo-base·- (cm)
= tempo para ocorrer 50% do adensamento (min)
= tempo para ocorrer 90% do adensamento (min)
2 = ne/n~ = coeficiente de compressibilidade (cm /kg)
V
= peso específico da água (g/cm3 )
= Índice de vazios médio
Os valores foram plotados contra a pressao média ou
dice de vazios médio, P ou Q do correspondente incremento m m carga aplicado (figs. III.5 a III.13).
~ in-
de
Os valores do coeficiente de compressibilidade volumétri
ca, m = nt /np·, , em função da pressão média aplicada, sao apre-v V ·:-jV,
sentados na figura(III.14).
Curvas recalque (%) x log tempo típicas, obtidas durante
cada estágio de carregamento, estão apresentadas nas figuras(!!!.
15 e IIII.16 )-_ amostras "indeformadas "e amostras
te amolgadas, respectivamente7.
completamen-
o coeficiente de compressao secundária, Ca ,:;, nE /log t V
foi determinado nos ensaios para os incrementes de carga aplic~
dos e seus valores em função da pressão estão apresentados na
fig. (III.17). Quando algum valor não foi possível ser determi
nado, o trecho é apresentado em tracejado.
51
III.4 - DISCUSSÃO
III.4.1 - RELAÇÃO ÍNDICE DE VAZIOS (DEFORMAÇÃO)-PRESSÃO
Inicialmente podemos observar urna caracteristica nas
curvas das Figs. (III.la III.4), que é a do trecho de compres
são virgem nas amostras indeforrnadas de boa qualidade nao ser
aproximadamente retilineo, corno é encontrado tipicamente nas ªE gilas normalmente adensadas. Este comportamento diferente se
gundo Ladd, (1973) é encontrado em certos tipos de solos, corno
argilas muito sensiveis de baixa plasticidade e argilas altamen
te plásticas com um indice de liquidez alto.
A argila em estudo, embora pouco sensivel (sensibilida
de entre 2 e 3) e com um Índice de Liquidez da Ordem de l,é bas
tante plástica (I ~ 90%). p
Nas amostras com forte grau de amolgamento esta diferen
ça no comportamento é bem menor.
Para melhor definir a forma da curva de compressao, fo
ram utilizados pequenos incrementes de carga nos quatro primei
ros ensaios (AVl-5 a AV4-10). A melhoria obtida não foi sensi-
vele ocorreu apenas em dois dos ensaios, devido a ma qualid!'!_
de das outras duas amostras, e teve provalvelrnente corno causa
os incrementes utilizados e respectivos tempos de atuação. ti!!)_
portante frisar que o procedimento utilizado nos ensaios visava
principalmente a obtenção devalores do coeficiente de 0,adensamen
to e da velocidade de compressão secundária (em menor priorida
de). Para uma explicação da utilização de pequenos incrementes
ver Leonards e Altschaeffl (1964) e Bjerrum (1973).
Ao s"e construir a curva de cornpressao utilizando-se a
deformação final do adensamento primário, teve-se maior facili
dade para âeterrninar o ponto de menor raio de curvatura. O va
lor determinado para ªvrn apresentou urna pequena variação, entre
0% a 16% em relação ao ºvrn determinado pelo processo anterior
(df, obtido entre 24 e 48 horas), exceto em um ensaio, como se
pode ver na Tabela (III.l). Um detalhe importante é que geral
mente, o Único método que se mostrou adequado para obtenção de
52
d100
na pressão bem próxima a ãvm' foi o método,ft', apesar da
relação do incremento de carga ser igual a um (lip/p=l) , o que po
deria talvez em alguns casos provocar uma variação em crvm devi
do a um erro na estimativa do d100
. Ladd (1973), que recomen
da este procedimento (d= d100
), diz que para argilas _- moles
j:Ípicas, tipo CL e CH da classificação unificada, os valores de
<Vro:· para d100
são 10% a 20% maiores que para curvas com está
gios de 24 horas sob cada carregamento.
Plotando-se os valores de ªvm (d~ df) no mesmo gráfico
da variação da pressão efetiva existente ãv0
com a profundidade
para o N.A. original e para o N.A. médio atual (fig III.18), e
visivel a existência de um certo grau de pré-adensamento.Na me~
ma figura é apresentada uma tabela com as relações de pré-aden
sarnento (RPA) (*), definida como ªvmlcrv6
(também chamada "over
consolidation ratio - OCR").
Os valores apresentaram-se bem constantes, principalmen
te os calculados utilizando-se ªv para d = d,f, parecendo ser a m -
causa do pré-adensamento observado o efeito do tempo (adensameg
to secundário) devido ao próprio peso do material.
Na figura (III.19) estes mesmos valores foram plotados
no gráfico pc/p0
f(RPA) x IP construícb'p.:ir-Bjerrum: (1973), apresentag
do boa concordânéia. A curva indicada por Bjerrum é correspog
dente a uma argila normalmente adensada, a qual tem toda ela so
frido recalque secundário ao longo de um periodo de alguns mi
lhares de anos, cerca de 10.000 anos. A argila do presente es
tudo parece ser uma argila normalmente adensada, com um efeito
de resecamento até 4m (Pacheco Silva, 1953a) e ter se formado a
6.000 anos (ver Costa e outros, 1976).
(*) O professor Carlos Sousa Pinto sugere o termo "relação de
sobre-adensamento" para definir RPA, em vez do termo "rela
ção de pré-adensamento".
53
As figuras (III.ll a IIII.4) e tabelas (III.l" te [III.2)
ilustram os efeitos do amolgamento do corpo-de-prova na rela
ção e. x p, confirmando o que é encontrado na bibliografia (ver
Schrnertmann, 1955); (1) decréscimo no índice de vazios (ou au
mento na deformação) em um dado valor da pressão de adensamento;
(2) dificuldade de definir o ponto de raio mínimo, e consegue~
temente crvm; (3) diminição da estimativa do valor de crvm pelo
método Casagrande; (4) aumento da compressibilidade na região
de recompressão; e (5) decréscimo da compressibilidade na re
gião de compressao virgem.
Na figura (III.21) sao apresentadas curvas ex log p de
ensaios realizados em corpos-de-prova de diferentes graus de
amolgamento, mas tendo o mesmo Índice de vazios inicial. A re
construção da curva de compressão uni-dimensional de campo foi
feita pelo método de Schrnertmann (1955). A interseção dos tre
chos iniciais retilíneos da compressão virgem no corpo-de-pro~
va indeformados de boa qualidade e completamente amolgados, co~
corda bem com a faixa de interseção encontrada por Schrnertmann,
o mesmo não ocorrendo com o trecho correspondente ao corpo-de
prava indeformados de má qualidade. Utilizando outros três en
saios, AV9-S; AV7-10; AV13-S, nas mesmas condições citadas aci
ma, fato idêntico foi encontrado, tendo o ponto!, ocorrido p~
ra um€= 0,40 xe.o·
III.4.2 - VELOCIDADE DE ADENSAMENTO
As curvas recalque x log tempo típicas obtidas em cada e~
tágio de carregamento estão apresentadas na fig.(III.15).Prati
camente em todos os ensaios com relação ~p/p = 1 realizados em
corpo-de-prova indeformados constatou-se que as curvas .. corre.s-;:t ~ - 2 2 pendentes as pressoes de O, OS kg/cm (inicial) e de O, 40 kg/cm
(próxima à ªvml não apresentaram a forma prevista pela teoria
de Terzaghi. Vale sàlientar que nos ensaios efetuados em cor
pos-de-prova completamente amolgados esta diferença. praticamen
te não ocorreu. Tipos de curvas discordantes da teoria/de Terzaghi
foram também obtidas quando se aplicou incrementas de carga com
relação ~p/p < 1. Este fato, ocorreu também algumas vezes na
pressão de 0,10 kg/cm2 .
54
Esta variação na forma da curva deformação x log
excetuando a ocorrida na pressão inicial, assim como
tempo,
todos os
tipos de curva obtidos, concordam entretanto com os resultados
do estudo de adensamento feito por Leonards e Girault (1961).
J;; importante chamar atenção·que os autores verificaram que a
dissipação da pressão nos poros só pode ser prevista com con
fiança pela teoria de Terzaghi se a curva apresenta· a. sua for
ma típica (curva tipo I, fig. III.15). Bjerrum (1967) fez impoE
tante contribuição ao esclarecimento deste fenômeno, introduzig
do os termos "compressão instantânea" e "compressão retardada".
Não entraremos aqui em comentários mais detalhados a este res
peito. Vale apenas lembrar que, para relação de acréscimo ~p;j:,<i
a dissipação da pressão neutra se dá muito rapidamente, devido
à reduzida compressiblidade do esqueleto sólido para pequenos
acréscimos de carga.
Os valores da relação de adensamento primário (r = defoE
maçao do adensamento primário/deformação total do estágio) en-
contrados, estiveram em torno de 0,5 para
o , entre 0,75 a 0,87 nas pressões acima Vm
0,75 para o descarregamento.
pressoes menores
de ºv e em torno m
que
de
A relação dos coeficientes de adensamento calculados pe
los métodos lt e log t apresentou a seguinte variação:
Cv (/t)/Cv (log t) = 0,91 a 2,50; média= 1,50
O valor do coeficiente de adensamento nas amostras inde
formadas de boa qualidade, é substancialmente maior na região
de recompressão que
e III.6). No método
gião de recompressão
na região de compressão virgem (figs. III.5
de cálculo log t, os valores de Cv .na
variaram entre 30 a 50 x 10-4 cm2/seg,
re
en
quanto que na região de compressão virgem cv é aproximadamente
constante, existindo em geral uma oscilação com a pressão(figs. -4 III.7 a III.9) apresentando valores em torno de 1,20 x 10
cm2 /seg. Estes estão em boa concordância (um pouco superiores
com os obtidos em local próximo (km 9 - BR-040) por Ortigão(1975).
Na faixa de descarregamento Cv é relativamente grande inicial
mente mas decresce rapidamente com o descarregarrento (fig. III .10).
55
Nas figuras (III. 5' ; ·:III. 7 t ,e lIII. 8) pode ser visto que
os valores de C determinados em corpos-de-prova de alturas 2,0cm V
( diâmetro 5,05cm) e 3,0cm (diâmetro 10.09cm) foram praticamen-
te idênticos. Os valores mêdios de C para os dois tipos de V
corpos-de-prova foram calculados em cada pressão aplicada e não
apresentaram praticamente diferença.
O amolgamento no corpo-de-prova provoca uma grande queda
no valor de C na faixa de recompressão e um menor efeito na fai V
xa de compressão virgem, apresentando em geral um leve cresci-
mento continuo, com a pressão (fig.III.7 e III.9).
Moran e outros (1958) sugere a relação 3:2:1 para indicar
as razões entre os valores de Cv obtidos na região de compres
são virgem,emfcorpos-de-prova indeformados de boa qualidade, in
deformados de má.0qualidade e completamente amolgado. Ladd (1973)
acha que estas razões geralmente representam o limite superior,
enquanto que Johnson (1970b) baseado em dados não publicados,s~
gere que a razão acima entre corpos-de-prova indeformados de
boa qualidade e completamente amolgados varia entre 6 a 1, com
um valor médio de cerca de 3,5.
As relações encontradas entre os valores médios de Cv cal
culado pelo método log t foram:
- Profundidade 5,70 a 6,0m - 1,44/1,24/1
- Profundidade 6,70 a 7,0m - 2/1,5/1
existindo uma diferença razoável entre as duas profundidades co
mo pode ser visto nas figuras (III.7 a III.9).
Infelizmente os detalhes do ensaio de adensamento, .tais
como dimensões da amostra, razão do incremento de carga e pertu!:_
bação da amostra, podem afetar seriamente os valores obtidos p~
ra C, e esses efeitos podem obscurecer o real comportamento do V
solo em muitos casos. Leonards e Girault (1961) afirmam:" .....
claro que valores de Cv calculados a partir de um procedimento
particular de ensaio pode acarretar erros apreciáveis quando apli
cádos para as condições de campo, onde o incremento de carga va
56
ria com a profundidade".
t necessário igualmente urna cuidadosa consideração de mi
nirnos detalhes geológicos tais corno fissuras, inclusões orgân!
case furos preenchidos com raízes, os quais podem aumentar a
permeabilidade da argila de várias ordens de grandeza, exigindo
amostras de grandes dimensões para obtenção de resultados con
fiáveis. Urna detalhada discussão desse problema foi apresent~
da por Rowe (1968).
Urna cornparaçao entre
no laboratório e no campo,
valores de C ·(expansão) obtidos vs
e discussão das possíveis éau.sas da d!
ferença encontrada, foi feita por Brornwell e Lambe (1968).
Os lirni tes de valores de Cv obtidos na região de cornp_re§_
sao virgem estão plotados no gráfico de correlação apresentado
em Navfac DM-7 (1971), em relação ao limite de liquidez,aprese~
tando boa concordância, corno pode ser visto na figura (III.20).
III.4.3 - PERMEABILIDADE
Os valores do coeficiente de permeabilidade Kv obtidos nos
ensaios- realizados em amostras com diferentes graus de amolga
mento, estão plotados em função do Índice de vazios rnédios,ern,
do incremento de carga nas figuras(III.11 e III.12).
Nos pares de valores, de ambas profundidades (5,50 a 6,0rn
e 6,5 a 7,0rn), correspondentes à amostras indeforrnadas de boa
qualidade foi aplicada regressao linear, estabelecendo-se as se
guintes equações:
log Kv = 0,9706 x Qrn - 9.6179; r = 0.9808
log Kv = 0,9788 xern - 9.5406; r = 0.9844
K em crn/seg. V
A primeira baseada em valores de coeficiente
mente calculado pelo método log te a segunda,pelo
de adensa
rnétodo'lt.
57
Pelos graus de correlação, r, a relação€ x log K obti-- ,m V
da é bem aproximadamente uma reta (ver Lambe e Whitmann, 1969;
pg. 290) .
O amolgamento no corpo-de-prova provoca uma queda no va
lor de K, principalmente na região de recompressão, como pode V
ser visto nas figuras(III.11 a III.13). Esta queda é principa.!_
mente resultante do menor Índice de vazios em uma determinada -
pressão de adensamento.
III.4.4 - COMPRESSÃO SECUNDÃRIA
A compressão secundária foi aqui definida como o decrés
cimo no volume dependente do tempo que ocorre com a tensão efe
tiva essencialmente constante, isto é, após todo o excesso da
pressao dos poros ter-se praticamente dissipado durante o aden
sarnento primário. A definição indica que a compressão secundá
ria só tem inicio apos o adensamento primário terminado. Esta
separação, entretanto, e arbitrária, porém conveniente para de
senvolver hipóteses de trabalho que possam ser aplicadas na pr~
tica.
Tem sido encontrado na maioria das argilas que este de
créscimo no volume é, com uma boa aproximação, linear com o lo
gari tmo do tempo, pelo menos ao longo de um ou dois ciclos do
tempo. A velocidade de compressão secundária (Cal é
por:
definida
Ca. = l:i-€..,/1:i log t = variação na deformação vertical espe
cifica por ciclo do tempo em escala lo
garitmica.
A compressao secundária é sempre de interesse prático em
solos altamente orgânicos e nos casos onde o adensamento pri-
mário ocorre rapidamente, tais como.nas instalações de
de areia.
drenos
Um depósito argiloso ao sofrer recalque à pessão efetiva
constante (ex: devido ao seu próprio peso) durante longo tempo
(milhares de anos) exibe uma pressao aparente de pré-adensame~
58
to. Ao sofrer um pequeno acréscimo de pressao efetiva, este se
comporta sem praticamente sofrer diminuição de volume.Esta pre~
sao tem sido chamada de pressão quasi-pré-adensamento
por Leonards e Altschaeffe(l964) e de pressão critica
Bjerrum (1967).
0 vm (Q)
Pc por
O procedimento de ensaio que foi utilizado visou princi
palmente a obtenção do C, mas foi também incluido neste, com V
menor prioridade, o conhecimento do C ,através da definição na Ct
curva deformação x log tempo do trecho inicial retilíneo da com
pressão secundária.
Os valores de C obtidos nos ensaios de adensamento reali Ct
zados em corpos-de-prova indeformados de boa qualidade, estão
apresentados em função da pressão efetiva na 'figura(III.17).E~
tes foram sempre bem pequenos para baixas pressoes, aumentando
então rapidamente e atingindo um máximo, decrescendo em seguida
com o aumento da pressão. Esta forma da curva C x log pé bem Ct
concordante com o que é descrito por Ladd (1973). Segundo este
autor, o valor de C é muito baixo em pressões menores que 0,5 Ct
X O. • Vm' aumenta então rapidamente, atingindo um máximo em pres-
soes 1,5 a 2,5 x ºvm· Na região de compressão virgem Cet
constante ou decresce ligeiramente para solos
perm~
com nece quase
constante. Para solos que exibem um marcante decréscimo no
com aumento de pressão, C também decresce. Ct
No descarregamento C (valores negativos) diminui rapidaa
mente a um valor bem inferior, em seguida aumenta ligeiramente
com a diminuição da pressão. A queda no valor de e no Ct
regamente ilustra uma das vantagens do uso de aplicação
descar
da so-
brecarga, a qual é posteriormente retirada, na técnica de pré
compressão em aterros (ver Johnson. , 1970a).
Nos corpos-de-prova completamente amolgados e nos inde-
formados de má qualidade, os valores máximos obtidos para C fo Ct
ram bem menores (ver fig. III.17). Nesta figura, tanto para os
ensaios "indeformados" como para os "amolgados", os valores de
e para o trecho de descarregamento são negativos, embora te-a
nham sido plotados como positivos. t visto também que os valo-
59
res obtidos para C nestes corpos-de-prova sofreram um acrésci ct
mo na região de recompressao e um decréscimo na região de com-
pressão virgem, em relação aos valores obtidos nos corpos-de
prova indeformados de boa qualidade, provavelmente devido à cor
respondente variação que ocorre na compressibilidade do solo.~
portanto importante utilizar,se corpos-de-prova de boa qualida
de para definir o máximo valor de C. ct
A quantidade de recalque devido a compressao
pode ser estimada com a equaçao abaixo: n
Onde:
H. = altura inicial da camada de solo (i) l.
secundária
t .-p
tempo requerido para ocorrer adensamento primário
t = tempo em que se deseja estimar o recalque
Os valores máximos de Cct estão plotados em gráficos de
correlações, descritas por Johnson (1970a) e Navfac DM-7(1961),
em relação ao índice de vazios iniciá! e 'à umidade natural, apre
sentando boa concordância, exceto para ·um:<;insaio corro pode ~se·r vis
to na fig. (III. 22: (a: e. b)) •
TABELA III.!
RESULTADOS DE ENSAIOS OEDOMJ;;TRICOS COM DRENAGEM VERTICAL (1)
ªvm (kg/cm2) e- CC CR Profun a Ensaio
didade eo vm (0,00~ cs (0,8)a 3,20 ! cs
(m) d=df d =d_i.01 (d =df) kg/ kg/an2)
AV2-10 5,5 a 6,0 0,32 0,32 3,71 3,44 1,595 0,221 0,337 O ,0540 .
AV3-5 5,5 a 6,0 O ,32 0,32 3,66 3,43 1,596 0,216 O ,341 0,0474
AVll-5 5,5 a 6,0 0,38 0,43 3,38 3,11 1,759 0,194 O ,390 0,0446
AV12-10 5,5 a 6,0 0,31 0,39 3,67 3,36 1,611 O ,210 0,353 0,0452
AVS-10 6,5 a 7,0 0,37 0,43 3,54 3,26 1,610 0,193 O ,352 0,0405
AV8-5 6,5 a 7,0 0,42 0,45 3,22 3,03 1,605 0,177 0,376 0,0426
AV9-5 6,5 a 7,0 0,41 O,:i!ê5 3;30 3,06 1,601 O ,172 0,366 0,0400
AVl0-10 6,5 a 7 ,C 0,36 0,39 3,43 3,18 1,604 0,183 0,359 0,0412
AV17-5 7,5 a 8,0 0,40 0,45 3,34 3,12 1,588 0,214 O ,363 0,0457
AVl&-5 7,5a8,0 0,46 0,46 3,27 3,10 l, 799 0,199 0,423 0,0451
AV19-5 7,5 a8,0 0,46 0,47 3,29 3,005 1,672 0,187 0,392 0,0470
Umidade Inicial
do Ensaio(%)
149, 30
148,37
138,50
148,87
136,99
129,19
131,50
137,37
131,57
132,05
131,00
"' o
TABELA III-2
RESULTADOS DOS ENSAIOS OEDOMtTRICOS COM DRENAGEM VERTICAL (2)
Profun a eº
e_ Cc cs
CR Iniga1: Ensaio didade vm o ((\80 a 3,a/ (OIJO ~O cs (m) (kg/cm2) vm kg/an2) kg/ ). !Ensaio(%)
AVl-5 5,5 a 6,C - 0,27 3,655 2,92 1,3555 0,1927 0,2903 0,0610 149,55
AV4-10 5,5 a 6,C - 0,19 3,576 3,26 1,1849 O ,1998 0,2588 0,0475 144,45
AV14-5 5,5 a 6 ,e - 0,17 3,550 2,67 1,0557 O ,2166- O ,2305 O ,0480 142,84
AV16-5 5,5 a 6 ,C - 0,20 3,565 2,64 1,1233 O ,2298 0,2452 O ,0503 144 ,68
AV6-10 6,5 a 7 ,e - 0,21 3,509 2,83 1,1212 0,1750 0,2457 0,0404 143 ,69
AV7-10 6,5 a 7 ,e - 0,20 3,267 2,66 1,1195 0,1661 0,2683 O ,0390 133,67
AV13-5 6,5 a 7 ,e - 0,15 3,204 2,40 0,9263 0,1950 0,2203 0,0450 133,47
AVlS-5 6,5 a 7 ,e - O ,19 3,199 2,44 1,0198 0,1390 0,2429 0,0409 134,64
Obs.: Tabela para os ensaios oedométricos com amostras "indeformadas" de má qu~
!idade·, e amostras completamente amolgadas.
1
' 1
1
a,
"' o N
~ w o
w o o z ·-
62
4,0...-------,------------,------------r-----,
AV3-5
AVll-5
0,02
AVl2-10
AV 2-10
AVl4-5 AV16-5
AVl-5
0,1
F I G. ill - 1 - E N s A I O S
CURVAS e X log p
D E
,,o
AVll-5= ADENSAMENTO VERTICAL
N9 li -D IÂM.am., 5 cm
•-AMOSTRAS IN D E FORMADAS DE BOA QUAL! DADE
o-~,os:~!SLIDlNoDEEFOfl MAOAS DE
O-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMOLGADAS NO LABORATÓRIO
1op
PR E SSAO( kg/ cm2) ----<-
ADENSAMENTO
PROF.om.'5,5 o 6pm
V,
o N
" >
"' o
"' u o
'!e
63
AV5-JO
AV 7•
AV~-10
0,02 0,1
AV 10-10 as ADENSAMENTO VERTICAL N210-DIÂM. =IOcm om.
•-AMOSTRAS INDEFORMAOAS OE BOA QUALIDADE
O-AMOSTRAS INDEFORMADAS DE MIÍ QUALIDADE
0- A Ili OS T R AS C O N P L ETA M E N TE AMOL&ADAS NO LABORAT0°RIO
1,0
PRESSÃO(Ka/cm2 ) -~-
F I G. JIT - 2 - E N S A I OS DE ADENSAMENTO VERTICAL
CURVAS e x log P - PROF. = 6,5 o 7,0m om
>
~ o
> w -20
~
u
LL
u l.u
a.
"' l.u
...J
~
u
t--a: l.u 40 >
o 1~ <> ~
:E a: o ... l.u
e
!60
0,02 0,1
F I G. fil - 3 - E N S AI O S
CURVAS Ev x log p
AYJl-5
D E
64
AV3-5 AV 11-5 = ADENSAMENTO VERTICAL
N2 1 J-DIÂM.0m.' 5cm.
•-AMOSTRAS INDEFORMAOAS DE BOA QUALIDADE
O-AMOSTRAS INOEFORMADAS DE MÁ QUALIDADE
O-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMO L6A DAS NO LABORATÓRrO
1,0
PRESSÃO ( kg/ cm 2)
ADENSAMENTO
PRO F.om.' 5,5 a 6,0m
AV I~-&
4V13-!5
:,!! o .. l.)J
- 20
"' (J
u.
(J
w o.: Úi ul
..J
"' ~-..,._ a: w 40 >
o
'"' <J-
"' ::i;
a: o u. w o
160
0,02
65
0,1 1,0
p.VB-5= ADENSAMENTO VERTICAL
Nº 8- DIAMnm.'5cm.
•-AMOSTRAS INDEFORMADAS OE BOA QUALIDADE
0-A MOSTRAS I N D E FOR MA D AS DE MÁ QUALIDADE
0-.1.uos r RAS Çô w P LE TA II ENTE AMOLGADAS NO LABORATO.RIO
10,0
PRESSÃO( kg/cm2
) ----
FIGill- 4- ENSAIOS DE ADENSAMENTO
CURVAS Ey x log p - PROF.om'. 6,5 a 7,0m
66
' 70
"' .. .. N ...... 60
E u ..
'o AV5-10
" > 50 <.> AV2-IO
o ... z "' ::E 40
" "' z
"' o
" 30 AVS-5
"' o
... "' o 20 <.>
10 VER ESTA REGIÃO AMPLIADA NA FIG.S fil-7 eJI[-8
o 0.02 01 1.0 10.0
PRESSÃO, Pm ( kg/cm2)
FIG.ill-5- CURVAS Cv • Log Pm
O BS, Cv CALCULADO PELO ME TODO log
67
AV5-10
! 70
AV2-IO
"' " ~ ' 60
"' E u ..
·o
~
> 50 (,)
o ... z w ::li 40
< U)
z w o < 30
w o AV12-10
"' w o 20 (,)
10 VER ESTA REGIÃO
AMPLIADA NA FIG.Sll[·7eilI-9
o 0.02 0.1 1.0 10.0
PRESSÃO,Pm ( kg/cm2)
FIG.IIT.-6 - CURVAS Cv X L o O Pm
oes, e. CAL CU LADO PELO MÉTODO vT'
• N' E <.> ..
·o M
> u
o t-z "' ::E < V, z "" o <
"' o
"' "' o u
~- 68
1,,
Cy C A L C u L A D o p E Lo
METODO log t
oas,v1 DE CONVENÇÃO A B A.I X O
1,0
AV 12-10
AVl-!5
AVll-!5
AV2-IO
Av,-!5 AV 16-!5
AV4·10
AV 14-5
07.+--------+---------+-------'-----1----I ~6-r---------r---------,-----------,---, . - AMOSTRAS INOEFORMAOAS O E
BOA Q U A L 1 0 A D E c. C A L C u L A D o o- AMOSTRAS INOEFORMADAS O E PELO MÉTODO VI
M •• Q u • L I D A O E
•- AMOSTRAS COMPLETAMENT E AMOLGADAS NO LABORATÓRIO
.;:_ 2,0 N
E <.> AV3-!5 ..
·2 M AVl2·10
> u
AV 1 - 5
o t-z AV2-IO
"' ::E C( (1) z "" o <
AY4- 10
"' o 1,0 U:
"" o AV 14-5 u
1,0 10,0
P R E S S ÃO , P m ( Kg / e m2 )
FIG. l!I- 7 -c U R V As CV x I o g pm PROF =5,5 a 6,0 m am.
l "' .. m
' N
E u
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K
> u
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z l,J
o .. .., o
u: .., o <.)
69
2.0
'·º
•-AMOSTRAS INDEFORMADAS DE BOA QUALIDADE
O- A MO S T R AS I N D E F O R MA O AS DE MA' QUALIDADE
•-AMOSTRAS COMPLETA .. ENTP AMOLGADAS NO LABORATO,RIO
AV9-5
AVI0-10
AV 8-5
AV 6-10 AV7·5
~------AV13-5
º·º+---+--+-+-+--l--l--f.-1----+--+--1--l-+-l,-l--14------1--+-+-+--+---1----' 0.02 0.1 1.0 ,o.o
PRESSÃO, Pm ( kg/cm2)---
F I G. lII-·8 - C U R V A s CV > Lo g P m - P R O F. am.= 6 1 5 o 7 1 O m
OBS, Cv CALCULADO PELO M ETODO log
! "' " ~ ' " E u
~o 2,
K
> u
o 1-z
"' ::;; .. "' z
"' e .. 1,0
UJ e
.,:
"' o u
o,o 0,02 0,1
F I G. lII - 9 -CURVAS
OBS• Cv CALCULADO
70
,..-.. · _;
""-;:,
•-AMOSTRAS INDEFORMAOAS DE BOA QUALIDADE
D-AMOSTRAS IN·DEFORWADAI DE MÁ QUA LI DA DE
•-AMOSTRAS C O lf P L E TA M E N TE A MO LOAOAS NO LABORATO,RIO
1,0
AV 9- !5
AVIO·IO
AV 7-5 AV 8-5
AV!5 •10
AVS-10
10,0
PRESSÃO, Pm (kg/cm2 )
CV X L o g Pm p R O F. am."' 6, 5 o 7 1 O m
PELO METO DO Vt
0
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71 5~------------------..... -----------~
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3
2
o
8
6
4
2
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Cv CALCULADO PELO
METO DO, log t
AV9-5
AVl2-IO
oas, ESCALAS VERTICAIS DAS
FIGURAS SÃO DIFERENTES
e, CALCULADO PELO
MÉTODO VI'
o
AVS-5 AV9-5
AVll-5
AV12·10
AV5-10
AV9-5
AVI0-10
º'+-+-+-+-H-1---lil""""'--4++-+-+++---t---+---t---+-+-+-+++-~ 1,0 PRESSAO,Pm I Kg/cm
2) 10,0 0,1
F I G, lI[-1 O - e u R V A Cv • 1 o g Pm - T R E e HO D E D E s c AR R E GAME N T o
f E
(1)
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o N <t > uJ o
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3. o
2. -
•• +~
72
+ +
J_
•-ir·
+
. -.
ENSAIOS ADENSAMENTO
VERTICAL
8- AMOSTRAS I NDE FORMA DAS OE BOA QUALIDADE
+-A~OSTRAS INOEFOftMAOAS OE MA QUALIDADE
·-AMOSTRAS COMPLETAM ENTE AMOLGADAS NO LABORATÓRl-0
..... 1.04----------+----------+-----------+-------I
. . . . . . . . 0,02 1,0 10,0
PERMEABILIDADE ( cm/seg)---
FIGl!I-11-CURVA
B A S E A D O EM Cv CALCULA DO PELO ME TO D O log 1
E a,
(1)
o N <l > w o w u o
73
+ -' ...
EN SAI OS A D EN S A M EN T O
VERTICAL
6-AMOS.TRAS 1NDEFORMADA5 DE BOA OU A L I O A DE
+-AMOSTRAS IN D I\! FOR MA DAS- DE tlÍ QUALIDADE
·-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMOLGA DAS NO LABORATÔRIO
.... à 1-0 +-----Lj_..---+----------+-----------+-----;
. . . . .. . . . . ..
PERMEABILIDADE ( cm/seg)---
FIG.III- 12 - cu R"V A
BASEADO EM Cv ' CALCULADO PELO METODO vT'
74
•
AV5 -10
7,0
t sp
"' AVI0-10 ., " ' E o
6-AMOSTRAS INOEFORMAOAS BOA QUALIDADE
OE
... 'o
AV9-5
O-AMOSTRAS INOEFORMAOASDE MA QUALIDADE
> "'
Â-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMOLGADAS NO LABORATÓRIO
w e <( 4,0 e ..J
m <(
w :i; o:: w Q.
3,0
1,
AV7-5
üP-l---+-+-+-+-t-H-+---+-+-+-i-l--H-....+==-----= 002 0,1 IP IOP
PRESSAO, Pm =_ =~-2 (kg/cm)
FIGill- 13 - CURVAS x log Pm PROF.cm.= 615 a. 7,0m
75
0,7
O-PROF =55 am. ' a 6, O m
t e-PROF. =6,5 a 7, O m am.
0,6
AV 2-10 "' "' '-
N
E
" 0,5
> E
" AVl2-IO
u
a: 0,4 1- AV 8-5
'"' ::!, AV 9 -5 ::,
AV 11 - 5 ...J o >
0,3
"' " " " ...J
IXl
1/) 1/)
0,2
UJ
a: "-::!, o (J
0,1
"' " "' "' o u
0•0 o 02 '
o, 1 1,0 10,0
PRESSÃO,Pm Kg/cm2 )
F I G . .III-14- e u R v A mv x I o g P m - mv C A L C U L A D O
COM A DEFORMAÇÃO TOTAL
76
o 20 0.05 ------0.10
------o. 20
0.30
CURVA 10 ( LEONAR OS E 18
0.40
PRESSÃO ( kg /e m2 )
20 16 E
~ .§. !!... UJ .. => a: .... o U) _,
o .. :E u '
0.80 ... UJ ...... a: ...... ...... ..
....... o 30 ......
14 .. a: => ....
(LEONAROS E GIRAULT,1961) _, .. 1. 6 O
---40 12
-~o 10
---..... ~6.40 ---0.1 1.0 10. 100. 1000. 10000.
TEMPO ( min)
FIG. III- 15- CURVA RECALOU E x TEMPO-ENSAIO AV3-5
77
10 18
0.05 ---
0.10 ----20 16
E E
1 ~ ---- - <t
"' - a: :,
PRESSÂO ( k /cm2 .... o u, ...J o <( :i;
u <t
"' a: 0.40 <( o
30 -· --- 14 <(
a: :, .... ...J
<(
0.80
----40 12
1. 6 O
---50
3.20 10 --- --
-=-----~6. 40 ---0.1 1.0 10. 100. !000. 10000.
TEMPO( min.)
FIG.ill- 16- CURVA RECALQUE x TEMPO -ENSAIO AVl4-5 (CORPO-OE-PROVA COMPLETAMENTE AMOLGADO)
78
0,032
f .O- AMOSTRAS INDE FORMADAS DE BOA QUALIDADE
P ROF.am.' 5,5 a 6pm
O-AMOSTRAS INDEFORMADAS OE
"' o 0,024
<l
' >
MA' QUALIDADE
•-AMOSTRAS COMPLETAMENTE
AMOLGADAS NO LABORATÓRIO w :::! • (.)
<(
O:: 0,016 +----------l----..------1--J'.-!....._-~~_::='>,.----------l <( o z ::, (.)
w <f)
o.: êi 0,008 u w o AV4-5
AV2-5
AV4-5
0,036...---------,-------------,-------------,
t op 32
"' o OBS: VIDE CONVENÇAO <l
' ACIMA
/ > w
<l 0,024
d /
~ / ·,q
/ /
PROF. 0 m_= 6,5 o 7;0m
AV9-5
o
~ 0,016 -l-----------l--------....,!/_-IJ'--/-------l-:\.-"i~--\-----------1 ~ I o.: :::;
8 w o
"' w o u
0,008
º·ºº o
AV7-5
AV6-IO
AV3-5
AVl-5
o--0,02 0,1
FIG.JII-17- CURVAS e"'-
1,0 1 O
- 2 PR ESSAO( kg /cm )------
X log p
79
PRESSÃO Kg/cm2)
o 0,10
ARGILA/ w
/ MOLE, o 4 COM <1
• / o MATERIA
RGÂNICA ;;;/
CINZA z 6 T
TRECHO
ENSAIADO
8 l_
étv•txz 0 sub
10 õ. u b t / m3
\~ irvo • lf h x Zo+isub ( Z -2 0 )
• o, 3 4 5
/. ih ' 1, 3 4 5 t / m3
Zo=0 1 20m
R P A • riv / õ'y m ~ - ..
\ \
\ \
~ ... _., _ ....... .;- .,.-,,.. .. -- . N. A.,. N. T N. A. 1E N.A. m
ã'v ( K g / c m2 J f',<fv (%) õ\o ff vo m 111 ád lo R p A R p A R P A R p A
m meÍUo (N.A"'N.T) (N.A ,aNA) llE "'· P R O F. d • d1 d : dlOO
Kg/cm2J (Kg/cml ( d = d1 J (d=dl()() ( d :d1) (d =d 100 J
( m)
~.ao 0,333 0,365 9,70 0,2 00 0,2 20 1,663 1,825 1,514 1,659
6,8 O 0,390 0,430 1 0,25 0,2 35 0,255 1,660 1,830 1,529 1,686
7 ,8 O 0,440 0,460 4155 0,2 69 0,2 89 1,636 1,710 1,522 1,592
*-os PONTOS CORRESPONDENTES A ESTA MEDIA NÃO
ESTÃO PLOTADOS ACIMA (VER TABELA III:-1.J
FIG. TII-18- RELAÇÃO D E PRE-ADENSAMENTO
(RPA)-VARIAÇÃO
PROFUNDIDADE
C O M A
"' " ~ ......
N
E u
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6
4
2
IÕ3
8
6
4
2
10-4
e 6
4-10·'
80
VALORES DE RPAi DETERMINADOS PELO AUTOR
l,0-1'-------4------+-----,1------4------1 O 20 40 60 80 100
' 1 N DICE DE PLASTICIDADE,IP%
FIG.JJI-19 -CORRELAÇÃO APROXIMADA PARA ARGILA
c,
NORMALMENTE ADENSADA R PA x IP%
( APUD BJERRUM, 1973)
EM CORPOS-DE-PROVA COMPLE-
C, NA REGIÃO DE COMPRESSÃO
VIRGEM CORPOS-DE-PROVA
INDEFORMADOS
VALORESOEC, DETERMINADOS PELO AUTOR
TAMENTE AMOLGADO ABAIXO DESTE LIMITE
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 L IMITE D E LI Q UI D E Z ( LL)
F I G. JII-20- C O R R E L AÇÃO A P R O X I M A D A Cv , L L ( APUD NAVY DESIGN MANUAL DM-7
l a,
(/)
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>
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AV 14-5 3,0
2,0
AV
0,42 X e0
81
1 ã' 1 ifv 1 o 1
.. li 1 1
---~...! E "''tp ,,,
\ \ \
CORPO-OE-PROVA
URVA OE CAMPO
AV 1-5 /
1,0 -l----------l---------------1------------"~-----1
\_ AV -14-5
0,6t---t----+--+-+--1-+-1c+----+---+---t---t--+--t-+-+-+----+--+----,1--+--l--+-f-f-,l------i ,02 1 I • 1,0 l 10
P R E S S A O ( K O / e m2 )
F I G. m- 21 - R E e o N s T R u ç Ão
UNI-DIMENSIONAL
D E SCHMERTMANN
D A
D E ( 1 9 5 5
C U R V A D E COMPRES SÃO
CAMPO METO DO
82
0,04
~ (.)
<
o: '<
e z ::, (.)
UJ
"' a: :E o (.)
UJ
o
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o (.)
~ (.)
< o:
• 0,03
e-VALORES OE Coe o.o 2 DETERMINADOS
PELO AUTOR
0,01
0,00+-._--+----+----1-----t----+---t----1 2 4 6 B 10 12 14
N O I C E O E V A Z I O S I N I C IA L ( eº )
a) - c"" x eo (APUO JONHSON, 1970a)
0,04..----..----...-----r------r-----,----,------r----,
VALOR E S D E C« DETERMINADOS 1 PELO AUTOR • -- -- - - -
'< 0,03 e
,I /1 N D E F O R MAO OS -+-.,.-----_..---'=-j-----f--ê"'L I M I T E S
./-AMOLGADOS .,. z -::,
(.) / UJ 2 / --"' 0,0 +----t---.r=-t--7S<t-____::!,"<::"_+--:,--;;;;c-a-~f=-=-+----+----1
/ a: / C<>< NA REGIÃO DE COMPRESSÃO
VIRGEM CORPOS-OE-PROVA INOEFORMAOOS
:E o (.)
UJ o
Lc UJ o (.)
0,01 t------l-'---;ol"c-"s,~~fsc-"s--""'""''1------+------+---'---'"--"'---=---i-'"--'-'---"'--"--"'---r-~----l
CORPOS-OE-PROVA COMPLETAMENTE AMOLGADOS
o~---+---4----1-----1----4----4----1-----l o 50 100 150
UMIDADE
200 250 300 350
NATURAL (W%
b) -Coe x W % ( APUD NAVY DESIGN MANUAL DM- 7)
4 O
F IG.lII-22- CORRELAÇÕES APROXIMADAS PARA O COEFI-
CIENTE OE ADENSAMENTO SE C U NO A RI O ( C°' )
83
IV - Ensaios de Adensamento Radial
84
IV- ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL
IV.l - INTRODUÇÃO
Em certos problemas de engenharia, entre estes, instal~
çao de drenos de areia, é de capital importância a determinação
do coeficiente de adensamento com drenagem na direção horizon-
tal (ràdial) e compressão vertical, eh. Este
trado ou igual ou superior ao e (obtidos em V
pressão e drenagem verticais).
é geralmente encon
ensaios com com-
Para determinar o valor de eh e da permeabilidade hori
zontal, Kh, foram realizados em laboratório ensaios de adensa
mento com drenagem radial. interna ou externa (ver tabela I .1) .
Procurou-se também conhecer e comparar a influência de métodos
de instalação de drenas de areia nestes parâmetros, assim como
no coeficiente de compressibilidade vertical e na velocidade de
compressão secundâria, esta em menor prioridade.
Os processos utilizados para forçar a drenagem na dire
çao radial consistiram de:
1 - Dreno vertie'al constituído por mistura areia,'-mica
instalado no centro da amostra por três métodos dis
tintos: cravação de tubo com ponta fechada; crava
ção de tubo com ponta aberta; e trado helicoidalcan
haste oca;
2 - pedra porosa circundando externamente o corpo-de-pr.9.
va.
o tratamento teórico do adensamento com drenagem hori
zontal e compressão vertical, ê uma extensão da teoria de aden
samento de Terzaghi. A equação diferencial de adensamentp pode
ser escrita em coordenadas cilíndricas da seguinte forma:
d u d t =
2 (~ + "r2
1 r
~) a r (IV .1)
85
As soluções utilizadas no cálculo dos ensaios foram as
desenvolvidas por Barron (1948) para drenagem radial interna (dr~
nos de areia) e por Escario e Uriel (1961), portetiormentepor
Scott (1963) na.condição de deformação uni-dimensional,para dr~
nagem radial externa. Sendo ambas, com a condição de deforma
ção verticais ("equal strain").
Seja:
a) Drenagem radial interna -
A equação diferencial parcial que governa o adensa
mento nesta condição de deformações e:
2 (l...E. a r
+.!.ôu r ar = (IV. 2)
onde u = excesso de pressao média nos poros.
Condições de fronteira:
1) u = O em r = r para O < t ~ oo w au
2) ílr = O em r = r para O~ t ~ e
00
Condição inicial:'
o excesso de pressão média nos poros inicial e igual
a pressao vertical externa aplicada.
A solução da equação IV.2 para estas
( t) = 4u u r d~ F(n)
na qual u (t) =
"
u o
[r; log e
(_E_) -r w
sendo e a base de logaritmo natural ·~· À =
F(n)
ijr (t)
-8 Th
F (n)
= 2 n
n -
= 1 -
2
1
2 log (n) 3n -1 -e 4n 2
u (t) u o
condições e:
r2- ~2 J . w
2 (IV.3)
(IV. 4)
(IV. 5)
(IV. 6)
(IV'. 7)
86
onde:
u = excesso de pressao nos poros inicial o
ur(t)= excesso de pressao nos poros em algum ponto E,em
algum tempo t.
U (t) = grau médio de adensamento radial r
re e de= raio e diâmetro efetivos do dreno (raio e di
âmetro externo do corpo-de-prova)
r e d = raio e diâmetro do dreno w w
Th = fator tempo para adensamento,devido a fluxo radial
Th Kh (1 + e) t =
a Yw d2 V e
r d e e = n = r d w w
A distribuição inicial de pressao nos poros nao e uni
forme, mas obtida pela equaçao (IV.3).
b) Drenagem radial externa -
Condições de fronteiras:
1) u -" o em r = re para o ~ t ~ ro
2) 1-E. = o em r = o para o ~ t ,< ro
a r
Condição inicial:
O excesso de pressão média nos poros incial e igual
a pressao vertical externa aplicada.
Uma solução analítica para estas condições,inclusive
deformações verticais iguais é:
-BT u (t) = 2 Uo e h r
(1 -2
_r_) 2
re
(IV. 8)
87
(IV. 9)
(IV .10)
A distribuição inicial do excesso de pressao nos poros
u0
igualmente não é uniforme, mas obtida pela equação (IV.8).
As curvas ur (%) x log Th de ambas soluções utilizadas
nos cálculos estão apresentadas na figura (IV.1). A correspon
dente à drenagem radial interna, para n = 8, foi obtida'. utiliza!!:
do o programa desenvolvido por Lopes (1971) a.qual concorda bem
com as curvas de Barron (1948) e à correspondente à drenagem ra
dial externa, através de Scott (1963; pag; 200).
-rv. 2 - REVISÃO DA LITERATURA CONSULTADA
No projeto de uma instalação de drenos de areia e neces
sário conhecer-se o coeficiente de adensamento com drenagem na
direção horizontal (radial) e compressão na direção vertica~.
Este__é dependente da permeabilidade horizontal e compressibili
lidade vertical.
Nos solos uniformes, eh podem ser determinado em labor~
tório por meio de ensaios de adensamento realizados em amostras
indeformadas de diámetro relativamente pequenos (ex: 8cm) e e
geralmente encontrado igual ou superior ao determinado nos en
saios de adensamento com drenagem vertical.
A relação entre a permeabilidade horizontal e a verti
cal de depósitos de solos aparentemente uniformes é geralmente
maior que um, mas não se pode afirmar isto "a priori", a menos
que se tenha realizado ensaios (Moran e outros, 1958).
Em solos estratificados ou que possuem mínimos detalhes
geológicos, tais como veios de silte ou areia, fissuras, inclu
sões orgânicas e furos preenchidos com raízes, ensaios de aden
sarnento em corpos-de-prova de dimensões relativamente pequenas,
podem fornecer valores corrpletarrente erróneos do eh (ou mesmo do CJ:real
do campo. A confiabilidade dos resultados de ensaios de adensa
88
mento nestas argilas depende se o tamanho das amostras é sufi
cientemente grande para representar as condições de campo. Uma
discussão detalhada desses problemas foi apresentado por Rowe
(1968). Este recomenda a utilização nos ensaios em laboratório
de corpos-de-prova com diâmetro de 25,4cm (10 pol) e altura de
12,7cm (5 pol).
Ensaios de adensamento com fluxo radial têm sido reali
zados por Medina (1948), Silveira (1950), Barros (1950), Hansbo
(1960), Mckinlay (1961), Aboshi e Monden (1963), Rowe e Shields
(1965), Rowe (1968), Lopes (1971) e outros. Comumente os.ensaios
têm_s_ido feitos adaptando-se a célula de adensamento convencio
nal para obtenção de fluxo radial. Vem se tornando mais freqtl~
te a realização desses ensaios em célula de adensamento espect
ais para fluxo nesta direção. A descrição de uma dessas célu
las é feita por Rowe e Barden (1966).
Uma maneira particularménte bem apropriada para avalia
çao da velocidade de adensamento de solos com granulometria fi
na é através de ensaios de permeabilidade em campo, os quais·fo_;:_
necem resultados que concordam com as observações de campo pelo
menos tão bem quanto, se não melhor que, previsões baseadas em
resultados de laboratório (Mitchell e Gardner, 1975).
Rowe (1968) determinou valores do coeficiente de adens~
mento a partir de ensaios de permeabilidade de campo e da com-··
pressibilidade determinada em laboratório e encontrou concordân
eia entre os vãlores obtidos no campo com os de ensaios em gra~
des amostras realizados no laboratório.
França (1978) realizou ensaios de permeabilidade de ca~
po com carga constante no mesmo depósito de argila em estudones
te trabalho. Nos ensaios em que não se suspeita. ter ocorrido
fraturamento hidráulico, os valores obtidos para o coeficiente
de permeabilidade foram concordantes (em geral um pouco inferi
ores) com os determinados em ensaios de adensamento oedométri
cos com drenagem vertical. Na figura IV.2 são apresentados es
tes resultados e também valores médios dos coeficientes de pe_;:_
meabilidade vertical e horizontal determinados em ensaios de
adensamento em laboratório realizados no presente trabalho.
89
Devido a que os ensaios de permeabilidade em campo ge
ralmente são feitos a pressões efetivas relativamente pequenas,
torna-se conveniente se realizar tarnóem alguns ensaios de aden
samento em laboratório para obtenção de valores do coeficiente
de adensamento a pressões maiores.
Johhson (1970b) recomenda em projeto de drenos de areia
o uso dos coeficientes de adensamento (Cv e eh) correspondentes
à máxima ou ligeiramente mais baixa pressão aplicada, devido ao
decréscimo de Cv e eh com aumento de pressão efetiva.
O tratamento teórico do adensamento com drenagem na di
reçao radial interna ou .externa, é uma extensão da teoria de
Terzaghi. Foram desenvolvidos para duas condições de deforma
çoes:
a) deformações verticais iguais ("equal strain");
b) deformações verticais livres ou tensões verticais uni.
formes ("free strain").
A primeira solução da equaçao (IV.l) foi obtida por
Rendulic trabalhando sob a orientação de Terzaghi,posteriormen
te ampliada por Barron (1948) no estudo de drenosde areia.Barron.
considerou os dois tipos de deformações citadas .acima, e acdif.§_
rença encontrada entre os valores obtidos foi pequena,particul~
:mente·para. !! maior que aproximadamente 10, sendo ainda bem menor
o trabalho de obtenção de Ur (%) x Th na condição de.deformações
verticais iguais, acarretando então o uso geral desta
(equações rv.2 a IV.7).
solução
Considerando fluxo radial externo Silveira (1953) dese!!
volveu uma solução para a equação (IV.l). Silveira trabalhou
sob a condição de deformações verticais livres. Escario e Uriel
(1961) e posteriormente Scott (1963) obtiveram. uma solução para
a condição de deformações verticais iguais. A diferença .. neste
caso é sensivel como pode ser visto na figura(IV.lL Para Ur(%)
= 50, temos Th = 0,0662 ou 0,0866m, existindo uma diferença de
aproximadamente 40% entre os dois valores.
90
Nos ensaios de laboratório comurnente se impõe a condi
çao de deformações verticais iguais, com a aplicação da carga
através de urna placa rigida. Cabe salientar que freqüentemente
tem se calculado eh (método log t) utilizando a solução de
Silveira (1953), obtendo-se então no valor determinado de eh
urna diferença de 40%. A condição de deformações livres pode
ser obtida utilizando-se um carregamento uniforme transmitido
ao solo por urna membrana de borracha muito flexivel.
Rowe e Bardem (1966) recomendam o uso de carreg.amento
com a condição de deformações verticais livres, devido a esta
condição permitir localizar o efeito do atrito lateral,especia!
mente no caso de fluxo radial externo. Uma vantagem de reali
zar ensaios com o Último sentid9 do fluxo citado é que para so
los uniformes, o ensaios e consideravelmente mais rápido que no
caso de um dreno central. Contudo, o atrito lateral pode tor
nar-se significativo, embora este possa ser reduzido utilizan~
do material drenante de baixo atrito e mantendo a relação -diâ
metro para altura da amostra a maior possivel.
O cálculo de eh nos ensaios de adensamento radial inter
no ou externo e geralmente feito pelo método log t(ver Silveira,
1950), Aboshi e Monden(l963). Escario e Uriel (1961) utilizam
um método diferente baseado no fato que urna linha reta é obtida
quando o logaritmo de u/u0
é plotado contra o fator tempo.Krizek
e Krugmann (1972,.- Vol III) também baseado nesta relação linear,
a qual ocorre nas duas soluções com deformações verticais iguais,
indicam um processo diferente de determinar, para estas duas so
luções, o inicio da consolidação primária, no método log t.
A relação teórica Ur (%) x Tho, 5 das soluções para ade~
sarnento radial não apresentam diretamente as caracteristicas do
método '1ft', mas existem algúmas caracteristicas semelhantes,como
pode ser visto na figura (IV.3). Mckinlay (1961) encontrou uma
aproximação similar a este método na solução de Silveira :.(1953). - ~ , - 0,465
A relaçao teor1ca Ur (%) x Th tem um trecho inicial retilineo
até Ur (%) = 50 e o ponto na curva correspondente à Ur(%) = 90
tem urna abcissa 1. 218 vezes à da continuação do trecho retilineo.
91
Ensaios de adensamento triaxial com drenagem na dire
çao radial são também realizados para obtenção de parâmetros de
solo. Geralmente podem ser utilizados para comparação de méto
dos de instalação de drenos de areia. Escario e Uriel (1961),
Aboshi e Monden (1963), Simons (1965) e outros, realizaram en
saios deste tipo.
Estes sao comumente calculados com as mesmas relações
Ur (%) x Th utilizadas nos ensaios oedométricos. Davis e Poulos
(1963) sugerem que o cálculo seja feito desta maneira.Escario e
Uriel (1961), Yoshikuni e Nakanodo (1975) desenvolveram solu
ções para o adensamento com drenagem radiat externa, considera~
do deformações nas direções vertical e horizontal. Os Últimos
autores verificaram que quando o coeficiente de Poisson µdoso
lo é igual a 0,5, a solução de Silveira (1953) representa bem o
adensamento triaxial.
Ensaios de adensamento radial interno comparando méto
dos de instalação de drenos de .areia foram realizados por.Hansbo
(1960), Simons (1965). Hansbo realizou ensaios oedométricos em
uma argila da Suécia de sensibilidade igual a 10, utilizando na
instalação do dreno de areia os métodos tubo com ponta aberta e
tubo com ponta fechada, cravados por percussão, encontrando o
valor de eh sempre maior para o primeiro método, mas existindo
diferença significante apenas nas pressões menores ou próximas
a o (ver fig. IV. 4) . Em ensaios de aden sarnento triaxiais rea Vm
lizados numa argila mole marinha com sensibilidade igual a 6 e
empregando os mesmos.dois métodos de instalação de drenos de
areia, Simons obteve valores médios de eh 20% menores no método
tubo ponta fechada.
Landau (1966) comparou em laboratório a formação da ca-
vidade do dreno .num solo varvítico utilizando os métodos tubo
ponta fechada e trado helicoidal com haste oca, encontrando va
rias problemas associados com o primeiro método.
Medina (1948), Pacheco Silva (1950), Silveira (1950),
Barros (1950), Lopes (1971), realizaram ensaios de adensamento
oedométrico com drenagem na direção radial em argilas moles o
riundas das Baixadas Fluminense e Santista. A célula de adensa
92
mento convencional foi adaptada para obtenção de drenagem na di
reçao radial (posteriormente no cap. IV item IV.7.2 é feita uma
discussão a esse respeito). Em todos os ensaios foi utilizado
um dreno central de areia ou de uma mistura areia-mica, instal~
do por um tubo com ponta aberta; Barros, por sugestão de I. da
Silveira, realizou também ensaios com drenagem radial externa,
obtida.por colocação de uma espessura de areia ao redor do cor
po-de-prova, sendo este provavelmente o primeiro ensaios reali
zado com drenagem nesta direção. No cálculo deste ensaio foi
utilizada a solução desenvolvida por Silveira (1953).
Cabe salientar que alguns problemas ocorreram
estes ensaios, tais como:
durante
a) curva deformação x log tempo nao foi
(Silveira e Barros);
hem definida
b) o dreno de areia-mica deformou-se na direção horizon
tal (Medina) ;
c) possibilidade de ocorrer deformação do corpo-de-pro
va na direção horizontal,no ensaios com drenagem ra
dial externa (Barros).
Os valores da permeabilidade horizontal e vertical ob
tidos nestes trabalhos estão apresentados na figura (IV.6).
IV.3 - ESCOLHA DA PERCENTAGEM DE MICA -
Para os ensaios deste trabalho,.a areia utilizada nos
drenos é natural, limpa de argila e matéria orgânica, sendo usa
da apenas a fração que passa na peneira 40 e é retida na penei
ra 200. Ensaios de granulometria por peneiramento após a sele
ção apresentaram os seguintes resultados médios.
93
Peneiramento - Areia
Material Retido % que passa Peneira Peneira
% da Amostra da Amostra
Total % Acumulada (mm) Total
N9 30 0,005 0,005 99,995 0,60
N9 40 2,18 2,185 97,815 0,42
N9 50 90,93 92,415 7,585 0,30
N9 100 7,40 99,815 0,185 0,15
N9 200 0,17 99,985 0,015 0,074
Fundo 0,015 100,00 o -
A mica era inicialmente lavada e triturada, em seguida
seca em estufa a 105°. Após a secagem selecionava-se o mate
rial passando na peneira# 40 e retido na peneira#200.
Peneiramento·-'.Mica
Material Retido % que passa Peneira
Peneira % da Amostra da Amostra :i,f,·.;
% Acumulada (mm) Total Total
N!? 30 O, 20 0,20 99,80 0,6
N9 40 6,20 6,40 93,60 0,42
N9 50 54,48 60,88 39,12 0,30
N9 100 32,44 93,32 6,68 0,15
N9 200 5,09 98,41 1, 59. 0,074
Fundo 1,59 100,000 o -
Resultados médios de ensaios de granulometria após a se
leção.
A escolha da mistura areia+ mica foi feita procurando
-se obter um aumento na compressibilidade, sem prejudicar a efi
ciência da drenagem.
94
Foram então realizados os seguintes ensaios de permeabl
lidade a carga constante e variável e ensaios de
oedométrico, em diversas misturas de areia e mica.
adensamento
a) ensaios de permeabilidade - carga constante e carga
variável (figura IV.7) -
Ensaios nas 6 misturas seguintes: a partir do estado
fofo.
- Areia fina pura
Areia fina com 15% em peso de mica
Areia fina com 30% em peso de mica
Areia fina .com 40% em peso,de mica
Areia fina com 70% em peso de mica
- Mica fina pura
Os ensaios foram realizados com a mistura inicialmen
te seca em estufa e. também ·inicialmente ·fervida ·durante·
10-15 min;
b) ensaios de adensamento oedométrico
Ensaios nas 6 misturas acima.
As figuras (IV.8! e 'IV.9) apresentam os resultados des
tes ensaios. As curvas ex log E apresentadas são curvas mé
dias de dois ensaios.
Medina (1948) em ensaios radiais realizados em argila
semelhante à de estudo encontrou problemas relativos à variação
do diâmetro do dreno durante o ensaio, utilizando cerca de 15%
em peso de mica, o que nao ocorreu com Lopes (1971) nas mesmas
condições. Hansbo (1960) encontrou problemas idênticos na uti
lização de mica pura na formação dos drenas. Aboshi e Monden
(1963) utilizaram 40% de mica (areia-mica) e nao mencionaram a
ocorrência de problemas.
Yoshikuni H.and Nakanodo H. (1974) mostraram o efeito
de drenas de permeabilidade finita no projeto de drenos·de areia.
95
O adensamento é governado pela mesma equaçao que
drenos de permeabilidade infinita.
a u a t
2 = (~
a r 2 + 1 r
a u ar +
para
(IV-11)
mas ao se considerar a permeabilidade finita nos drenos de areia,
a solução determinada para a equação(IV:ll)é condicionada pelo
seguinte fator:
L = 32 T • .,
onde:
Kc - permeabilidade do depósito argiloso
K - permeabilidade do dreno w
H - comprimento do dreno
d - diâmetro do dreno w
(IV-12)
Quando o fator L = O tem-se a condição de permeabilid~
de infinita do dreno e as soluções,são já conhecidas.
Para L > O tem-se a condição de permeabilidade finita do
dreno e a curva"% adensamento (U (%)) x fator tempo (Th)" des
loca-se para a direita, diminuindo U (%) para um mesmo Th. Para
L = 0,5 já existe uma diferença sensível no valor de U (%).
Desejando-se ter a condição bem próxima da permeabilid~
de infinita do dreno, adotou-se um fator L = 0,01. Tórnou-":se · ne
cessário, para nossas condições de ensaios e solo (K "'l0-7
an/seg) c -4
uma permeabilidade Kw para o dreno de aproximadamente 3 x 10
cm/seg. (eq. IV.12).
Com as informações da bibliografia e os dados obtidos
nos ensaios realizados, decidiu-se pela utilização da mistura
areia - mica com 40% em peso de mica, a qual apresentou K > 10-4
cm/seg em todos os ensaios e um sensível aumento na compressib!
96
lidade em relação à areia pura. Foi feito, ainda, o controle vi
sual da variação do diâmetro do dreno, após a desmontagem do en
saio.
Em ensaio-piloto realizado com esta mistura nao se ob
servou nenhuma perturbação devido ao comportamento do dreno. Og
servações feitas em alguns ensaios de adensamento radial defini
tivos também nao mostraram perturbação sensível no comportame~
to do dreno, no que diz respeito à variação do seu diâmetro du
rante o ensaio.
IV.4 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO
Nos ensaios de adensamento oedométrico o equipamento
utilizado foi o mesmo dos ensaios com drenagem vertical, sendo
a célula de adensamento adaptada para obtenção de drenagem ap~
nas na direção radial interna e externa ( figuras IV .10 e IV .11).
Estes ensaios foram realizados em amostras extraídas a
profundidade de 5,5 a 7,0m.
sendo de 5,05 e 10,09cm nos
Os diâmetros dos corpos-de-prova
ensaios com drenagem radial interna;
5,08 e 8,70cm nos ensaios com drenagem radial externa; 5,05 cm
nos ensaios com drenagem vertical em amostras cortadas a 90°, e
com correspondentes alturas de 2,0 e 3,0cm, respectivamente.
As dimensões utilizadas sao relativamente pequenas (l!
mitação do equipamento), mas plenamente justificáveis pela uni
formidade (ausência de lentes de areia ou silte) apresentada p~
la argila.
O carregamento aplicado foi
0,80; 1,60; 3,20; 6,40; 3,20; 0,80;
de 0,05; 0,10; 0,20; 2 0,20; 0,10 kg/cm.
0,40;
O procedimento dos ensaios oedométricos realizados para
obtenção de parâmetros na direção horizontal foi praticamente
idêntico ao descrito no item III.2.
As diferenças ou acréscimos existentes sao mencionados
abaixo:
a) adensamento radial interno - foi instalado um dreno
97
vertical da mistura areia-mica (40% de mica) no cen
tro da amostra pelos três métodos em estudo. No méto
do de cravação de tubo com ponta aberta o dreno foi
instalado no corpo-de-prova na célula de adendamento
e nos outros dois métodos a instalação foi feita na
amostra dentro do tubo. Cuidados eram tomados para
que o dreno fosse vertical e central em relação ao
anel de adensamento.
O tempo de atuação de cada incremento de carga foi
dependente do valor da pressão e variou de 24 a 120
horas;
b) adensamento radial externo - a cravaçao do anel por2
so de adensamento é feita com auxílio de uma
guia (ver foto n9 8).
peça
o tempo de atuação de cada incremento de carga tam
bém foi dependente do valor da pressão e variou de
24 a 96 horas;
c) adensamento vertical com amostras cortadas a 90°- a
cravação do anel de adensamento é feita num bloco de
amostra fora do tubo, com eixo do anel fazendo 90°
com o eixo longitudinal da amostra.
O tempo de atuação de cada incremento de carga foi
de 24 horas.
Nos ensaios de adensamento triaxial radial realizados
(carregamento isotrÓpico) foi utilizado o equipamento convencia
na! da Wykeham Farrance (detalhes em Bishop e Henkel, 1962). A
aplicação da pressão hidrostática foi feita por um
compensador com coluna de mercúrio. Foi empregada
sistema auto
uma célula
triaxial para corpos-de-prova de 5,08cm (2,0 pol) de diâmetro.A
pressão foi medida por um manômetro de mercúrio, até o valor de·
0,50 kg/cm2 , e com um manômetro Bourdon para valores maiores.
o adensamento foi acompanhado pela variação volumétrica
do corpo-de-prova, medida com uma bureta com capacidade de 50 cm3
98
ligada diretamente à célula de ensaio. A altura inicial e fi-·
nal do corpo~de-prova em cada incremento de carga era determi
nada com Úrn defletômetro instalado no topo do pistão. Não foi
feita medição da dissipação da pressão nos poros e a drenagem
realizou-se à pressão atmosférica. A água utilizada em todas
as etapas do ensaio era água destilada, fervida durante 10 a 15
minutos e esfriada em um vasilhame coberto por plástico ao ar
livre. A drenagem apenas na direção radial interna era obtida
conforme o esquema da fig (IV.5).
Os ensaios foram realizados em amostras extra!das na
profundidade de 7,5 a 8,0m, com diâmetro de 5,08cm e altura de
10,cm. O carregamento aplicado foi de: 0,250; 0,500;1,00;2,00;
4,00; 8,00; 4,00; l,00;0,250 kg/cm2 , existindo dois ensaios
(ATRF3-',5 e ATRA3,-5) 'que · iniciaram com a pressão de O, 125kg/cm2
.
O tempo de atuação de cada incremento de carga foi de 48 a 120
horas, dependendo do valor da pressão.
O dreno vertical da mistura areia-mica foi instalado na
amostra, ainda dentro do tubo, pelos métodos cravação de
com ponta aberta e cravação com tubo ponta fechada.
tubo
Apôs a instalação, um comprimento de amostra era extra!
do e o corpo-de-prova moldado nas dimensões desejadas. O siste
ma de drenagem na base da célula era preenchido com água.
A amostra era colocada sobre o pedestal com ambas as
placas de drenagem (inferior e superior), e envolvida com uma
membrana de borracha, presa com quatro ou mais "O-ring" nas ba
ses. Alisava-se a membrana de baixo para cima antes da coloca
çao da base superior, para remover o ar aprisionado entre a amo~
tra e a membrana. Em seguida a célula triaxial era preenchida
com água com uma camada superior de cerca de 2cm de Óleo, para
diminuir os vazamentos que ocorrem ao longo do demorado ensaio
(em torno de 40 dias). A saturação do dreno era obtida circu-
lando água através deste, aplicando-se simultaneamente pres-
sões,confinante~ e no próprio dreno, com valores máximos de 2 0,050 e 0,025 kg/cm, respectivamente, permitindo drenagem pela
base superior.
99
Após a saída de agua a torneira era fechada e as pres
soes retiradas. Devido provavelmente a entupimento do caminho
de drenagem superior, houve dois ensaios em que a circulação
não ocorreu, mas mesmo assim pouquíssimas bolhas de ar sairamdu
rante os ensaios, e, ainda assim, apenas nas primeiras pressoes.
No dia seguinte, aplicava-se a pressão confinante, fa
ziam-se as leituras iniciais do deflectómetro e da bureta e ini
ciava-se o ensaio.
Em todos os ensaios de adensamento com drenagem radial,
oedométricos ou.triaxiais,
mação x log tempo o trecho
procurou-se definir nas curvas defor
retilíneo inicial
cundária. Não foram utilizados os primeiros
bo para obtenção dos corpos-de-prova.
da compressão
14cm de solo no
se-
tu
A relação entre o diámetro de influência do dreno e o
diámetro do dreno (n = d /dd) foi escolhida buscando-se reprodu e -zir o valor que existirá no aterro teste II, havendo apenas um
pequeno arredondamento para um número inteiro (no aterro teste
n = 7,88, nos ensaios de laboratório n = 8,0) Nas amostras de
diámetros 5,05 e 10,09cm, tem-se drenas de diámetros 0,63 e
1,26cm, respectivamente. Os procedimentos de instalação de dre
nos de areia utilizados neste trabalho são descritos a seguir.
Deve-se salientar que a simulação da cravaçao dos tubos
para introdução da areia-, em laboratório, não pretende ser um mo
dela dos processos reais de campo; não obstante, é nossa opinião
que comparações dos resultados de laboratório forneçam indica
ções qualitativas para o que se observar nos aterros-teste.
Procurou-se seguir as especificações do aterro experi
mental, sendo projetadas e construidas peças necessárias para a
instalação de drenas verticais em laboratório (fotos n9 1 a 4).
1) MÉTODO TUBO PONTA ABERTA
o tubo de aço inoxidável com paredes finas e bordos em
bizel agudó é cravado com a ponta aberta, de modo a permitir a
100
a remoçao do solo do seu interior.
Procurou-se eliminar ao máximo a possibilidade de peE
turbação do solo durante a cravação e limpeza do tubo.Procedeu
se do seguinte modo:
a) locou-se o equipamento-guia de verticalidade no cen
tro da amostra;
b) encostou-se o tubo na superfície da amostra e
ciou-se sua cravaçao;
ini-
c) apos o término da cravaçao, removeu-se todo o mate
rial interno por meio de uma colher especial e fez
se uma limpeza eficiente das paredes internas do tu
bo (foto n9 5). No ensaio triaxial devido ao maior
comprimento de dreno a cravação e limpeza do tubo
eram feitas em três etapas, procurando-se sempre de!
xar nas duas primeiras, 1cm de argila no interior do
tubo;
d) introduz-se água destilada e a mistura. areia-mica(40%)
(foto n9 6) dando-se leve compactação por meio de
uma haste, procurando saturar e uniformizar o dreno;
e) após o preenchimento total do tubo, retirou-se este
lentamente, dando ao mesmo tempo leve compactação no
material interno para que este preenchesse completa
mente o furo (foto n9 7).
2) MtTODO TUBO PONTA FECHADA
O tubo de aço inoxidável com tampa era cravado de modo
a provocar o deslocamento da argila e abrir a cavidade para exe
cução de dreno.
Procedimento:
a) executaram-se as operaçoes descritas nos itens a e b
do método tubo ponta aberta;
101
b) após o término da cravaçao, com auxílio de uma has
te, empurrou-se a tampa do tubo, soltando-a;
c) executaram-se as operaçoes descritas nos itens d e e
do método tubo ponta aberta;
d) recuperou-se a tampa.
3) MtTODO TRADO HELICOIDAL DE HASTE OCA
O trado helicoidal foi penetrado no solo por rotação
cuidando-se para que o comprimento de avanço nao fosse maior
que o passo da hélice, a cada rotação.
O trado utilizado (foto n9 2) era de cobre e o diâmetro
externo da haste oca aproximadamente 50% do diâmetro externo da
hélice. Foi usada uma tampa na haste durante a cravação. Os de
talhes do trado (dimensões, etc) podem ser vistos em Landau (1966~
Procedimento:
a) locou-se o equipamento-guia de verticalidade no cen
tro da amostra;
b) encostou-se o trado na superfície da amostra e ini
ciou-se a penetração;
c) após o término da penetração, com o auxílio de uma
haste fina, empurrou-se a tampa, soltando-a;
d) fez-se o preenchimento da haste oca com areia-mica e
água, conforme o item ido método tubo ponta aberta;
e) o trado foi então girado, mantido na mesma posição
vertical, para separar a argila a ele aderida d6 res
to da massa da amostra;
f) o trado foi retirado lentamente, sem rotação,removeg
do-se a argila, enquanto se fazia cuidadosamente o
preenchimento da cavidade, com leve compactação do
102
material.
Nos ensaios de aden·samento oedoml!trico radiais, os dre
nos iristalados pelos três métodos em estudo apresentaram-se, quan
do vistoriados, com o diâmetro praticamente constante e idênti
co ao externo do tubo e do trado helicoidal, seja após instala
ção ou seja após o término do ensaio (fotos n'?s 9 a 11). Nos en
saios de adensamento triaxiais radiais, o diâmetro do dreno de
areia apos a instalação apresentou-se também, quando vistoriado,
praticamente idêntico ao diâmetro externo do tubo. No final do
ensaio, devido às deformações do corpo-de-prova na direção hor.:!:
zontal, o diâmetro do dreno foi sempre menor que o inicial.Este
apresentou uma variação geralmente muito pequena ao longo do
corpo-de-prova. O valor final de n permaneceu bem próximo do
inicial, entretanto. Nos 4 ensaios vistoriados, os valores me
dios de E;, no final do ensaio, variaram de 7,8 a 8,35 sendo o
inicial igual a 8.
IV.5 - ENSAIOS OEDO~TRICOS RADIAIS - RESULTADOS
A Tabela (IV.1) apresenta os valores do índice de com-
pressão, C , e de expansão, c
a vm
determinada pelo método
C, da pressão de pré -s
Casagrande, dos Índices
- -
adensamento
de vazios
inicial e correspondentes a a e da umidade inicial de en-vm'
saio, de todos os ensaios
interna ou externa. oedométricos realizados com drenagem
As curvas índice de vazios X log pressao efetiva obti-das nos ensaios, são mostradas nas figuras (IV .12 a IV .15) e os limites de variação das curvas ex log p e E.V (%) X log p dos ensaios oedométricos radiais internos e dos ensaios verticais nas figuras (Iv .16 a IV .19). Curvas recalque (%) x log tEl!q?O típ!
cas de todos os ensaios, para cada estágio de carregamento es
tão apresentadas nas figuras (IV.20 e IV.21).
Foram feitos os cálculos dos coeficientes de adensamento
e de permeabilidade, eh e Kh, pelo método log t:
onde:
103
a) radial interno -
T X d 2 h5o e
= t 50
b) radial externo (*) -
sendo:
1 +e rn
c) vertical (90°) -
=
0,118 X d 2 e
2 0,0866 x re
t5o
para ambos
os ensaios
(IV.13)
(IV.14)
(IV .15)
O cálculo do coeficiente de adensamento, eh e do co~
ficiente de permeabilidade, Kh, neste ensaio é feito
pelas mesmas equaçõés utilizadas no ensaioc:: oedórné
trico convencional (cap. III; equações III.l a III.3).
= fator tempo para Ur (%) = 50
re e de= raio e diâmetro do corpo-de-prova
Os valores de eh e Kh foram plotados contra a pressao
média ou índice de vazios médio do incremento de carga respectl
vo aplicado e estão apresentado nas figuras(IV.22 a IV.27).
As relações ur (%) x T~' 5 das soluções para ádensarnento
radial nao possuem a forma que e obtida na relação correspo~
dente ao adensamento vertical, mas existem algumas caracteristl
cas semelhantes, corno pode ser visto na figura (IV.2).
(*) Observar que Th no "radial externo" e no "radial
são definidos por expressões distintas:
Interno: Th = eh t Externo: Th =
d2 e
interno"
104
o cálculo do eh foi feito também pelo método "1t, sendo
este praticamente idêntico ao proposto por Taylor, ou s_ej a, pr.Q_
longávamos o trecho retilíneo da curva deformação x .ft' até encog
taro eixo dos y (deformação), deste ponto (o qual era quase SE!!!!
pre de deformação negativa, especialmente para estágios acima
da pressão de pré-adensamento - ver curva teórica, !fig.IV.3) ,
traçávanos urna reta com inclinação 1.15 vezes maior que a do tre
cho retilíneo da curva. O ponto de encontro desta reta com a
curva de ensaio defina o valor de "1t.'90
e consequentemente t 90 .
O cálculo de eh era feito pelas fÕ'rrnulas:
a) radial interno -T X aJ
h90 =
b) radial externo -
=
0,390 X
0,288 X
d2 e
2 r e
Este método foi utilizado antes de se plotar a curva te
órica Ur (%) x Th, nao tendo-se achado,entretanto, ser necessá
rio novos cálculos com modificação no valor do acréscimo da in
clinação do trecho retilíneo, para o caso dos ensaios com drena
gem radial interna, devido a diferença ser muito pequena (ver
fig. IV.3). Os valores encontrados em todos os ensaios foram
sempre muito próximos, pouco superiores, ao obtido no método an
terior (log t). Nas figuras àV.28 e IV 29) são apresentados al
guns resultados. Shields e Rowe (1965) realizaram o cálculo de
eh, em ensaios de adensamento radial, pelo método ift.
A grande semelhança nos valores de eh obtida neste en
saios nao é suficiente para sancionar o uso do métodoVt, devi
do ao pequeno número de ensaios realizados e ter sido feito a
penas em um tipo de solo, mas e de interesse pesquisar sua val!
dade para outros solos devido principalmente ao fato de se ne
cessitar de menor tempo de atuação das cargas, pois o métodoYt
exige um menor tempo de ensaio para obtenção de Ct[i o que e · de
105
grande interesse prático nestes ensaios.
Numa tentativa de obter urna aproximação similar ao méto
do~para ensaios com drenagem vertical, os valores de
obtidos pela equação (IV.10), foram plotados contra T~,
do sugestão de Mckinlay (1961), se~do x = 0,465; 0,475;
ur (%)
segun-
0,490;
0,525; mas a forma das curvas foram sempre idênticas à da fig~
ra (IV. 3).
A utilização no cálculo de dois ensaios, um radial in
terno e o outro radial externo, do mêtodo proposto por Krizek e
Krugmann (1972) forneceu valores de eh e conseqtlentemente de Kh,
praticamente idênticos aos obtidos pelo método log t, exceto nas
pressoes menores que ªvm' nas quais os valores foram em torno
de 10 a 23% menores que os calculados pelo método log t.
Valores do coeficiente de compressibilidade volumétrica,
m, em função da pressão média aplicada, são apresentados na,fi V
gura (IV.30).
IV.6 - ENSAIOS TRIAXIAIS RADIAIS - RESULTADOS
Os resultados dos ensaios sao apresentados em geral ao
lado de valores correspondentes aos oedométricos verticais na
mesma profundidade (7,5 a 8,0m). Foram realizados três ensaios
por amostra, -•-sendo dois de adensamento triaxial radial, um com
dreno de areia-mica instalado por cravação de tubo com ponta
aberta e outro com dreno instalado por cravação de tubo com po~
ta fechada e um adensamento oedométrico vertical.
As curvas indice de vazios X log pressão e f ( % ) X log p <V
sao apresentadas nas figuras (IV.33 e IV.34). Estas mostram em
geral um forte amolgamento nos corpos-de-prova do
triaxial.
adensamento
Curvas variação volumétrica (%) x log tempo tipicas fo
ram igualmente plotadas e constam da figura (IV.35).
106
O cálculo do coeficiente de adensamento devido a
radial e compressão tri-dirnensional, eh!, foi realizado
zando a mesma equação usada para cálculo de eh' ou seja,
ção (IV.13). A permeabilidade foi calculada pela equação
fluxo
utili
a equ~
(IV .15)
( *) •
dia e
mente
Os valores de eh e Kh foram plotados contra a pressão rné
indice de vazios médios do incremento de carga,respectiv~
e estão apresentados nas figuras (IV.36 a IV.38).
Os valores do coeficiente de compressibilidade volumé
trica, rnv' foram calculados e estão plotados na figura (IV.39)
em função da pressão média aplicada, para cada incremento de
carga. A forma da curva mv x log Pm· é praticamente idêntica a
encontrada nos ensaios de adensamento oedornétrico. Salientamos
que não foram plotados os valores de mv correspondentes aos en
saios ATRAl-s·. e ATRFl-5 devido ao forte amolgamento apresentado
pelos corpos-de-prova.
Os valores do coeficiente de compressão secundária, C, a foram determinados e estão apresentados em função da pressão ef~
tiva na figura (IV.40).
IV.7-DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
IV.7.1 - RELAÇÃO !NDICE DE VAZIOS - PRESSÃO
Inicialmente pode-se ver que a forma das curvas ex log p
dos ensaios óedométricos com drenagem radial é idêntica à encon
trada nos ensaios com drenagem vertical.
Comparando-se as curvas ex log p dos ensaios oedométri
cos com drenagem radial interna, nos quais foram utilizados trés
métodos de instalação de drenos de areia, não se nota diferença
sensível no comportamento dos corpos-de-prova. Corno também nao
(*) Observa-se que ªv tem definição diferente conforme
de ensaio oedornétrico ou triaxial. No oedométrico, __ ti e
enquanto que no triaxial ªv ~ conf.
se trate
a=~ V ti p'
V
107
se nota diferença, comparando-se estas curvas com as obtidas.nos,
ensaios oedornétricos com drenagem vertical. Aparentemente nao
houve influência da instalação, nem do método de instalação, do
dreno de areia-mica nos valores dos recalques. Nas figuras (IV.18
e IV .191 - lirni tes das curvas E:v ( % ) x log p) esta observação po
de ser igualmente confirmada.
Hansbo (1960) encontrou, em ensaio oedornétrico radiais,
urna diferença sensivel no valor dos recalques nas cargas meno
res ou próximo a ªv , entre os ensaios que utilizaram os métodos - rn de instalaçao de drenos de areia do tubo com ponta fechada e do
tubo com ponta aberta, corno pode ser visto na figura (IV.4~A ar
gila estudade por Hansbo, entretanto, era bem mais sensivel,corn
urna sensibilidade da ordem de 10.
Nos ensaios de adensamento triaxial radial é visivel urna
diferença no valor dos recalques, dependendo do método de insta
lação do dreno (ver figuras IV.33 e IV.34). Ocorreu um acrés~
cimo nos recalques devido à instalação do dreno pelo método do
tubo com ponta fechada; este acréscimo foi em geral pequeno e
ocorreu apenas nas pressoes menores ou próximas à ªvrn· Não exi~
tiu praticamente diferença nos recalques finais nos ensaios rea
lizados. Nos ensaios ATRAl-5 e ATREl-5 foi encontrada urna dife
rença relativamente grande e esta prolongou-se até urna pressao
pouco maior que 2 x ªvrn• mas estes ensaios foram os que aprese~
taram fortes graus de amolgamento, podendo ter sido então, esta
maior diferença, causada pelo amolgamento existente nos próprios
corpos-de-prova.
Os valores de crvrn e de Cc nos ensaios oedornétricos ra
diais foram determinados e estão bem concordantes com os obti
dos nos ensaios com drenagem vertical, excetuando-se os valores
de três ensaios, os quais, vale salientar, tiveram os Índices de
vazios iniciais discordantes dos encontrados em outras amostras,
na mesma profundidade, corno pode ser visto nas tabelas (III.l'e
'i!:V ,'l) • ·
Um fator importante e que a perturbação provocada pela
108
instalação de drenos de areia-tubo ponta fechada encontrada por
Hansbo (1960) foi proporcional ao comprimento e ao número de dr~
nos instalados, podendo os resultados obtidos no campo
diferentes dos apresentados nestes ensaios de laboratório.
IV.7.2 - VELOCIDADE DE ADENSAMENTO
serem
As curvas deformação x log tempo correspondentes ãs pres
soes de 0,05 kg/cm2 (inicial) e de 0,40 kg/cm2
(próxima à ovm -
não apresentaram na maioria dos ensaios oedométricos realizados
(~p/p = 1), drenagem radial interna e externa, a forma prevista
pela teoria clássica (ver item III.4.2).
Os valores da relação de adensamento primário,_;:_, encon
trados, estiveram em torno de O, 55 nas pressões menores que cr Vin'
em torno de 0,85 nas pressoes maiores que crvm e entre 0,75 a
a 0,87 no descarregamento.
Nas figuras (IV.22 a IV.25) foram plotados,em função da
pressao média de cada incremento de carga,os valores dos coefi
cientes de adensamento eh e Cv, obtidos nos ensaios de aden
samento oedométrico,enas!'figs.(TV.36 e IV.37), aqueles obtidos
em ensaios triaxiais e oedométricos.
A forma
respondente nos
das curvas eh x log p foi bem semelhante à cor m -
ensaios com drenagem vertical. Os valores de
eh da região de recompressão foram bem superiores aos da região
de compressão virgem, menos acentuado nos ensaios de adensamen
to triaxial (provavelmente devido ao maior amolgamento dos cor
pos-de-prova), sendo na região de compressão virgem em geral
crescente com o aumento de pressão; este crescimento foi mais
sensível nos ensaios oedométricos com drenagem radial interna.
Na faixa de descarregamento eh foi relativamente grande inicia!
mente, mas decresceu rapidamente com a diminuição de pressao.
Nas figuras(IV.24 e IV.25) - ensaios oedométricos - e
bem visível uma diferença nos valores de eh e Cv, assim como,nos
valores de eh obtidos por drenagem radial interna e externa. E~
ta grande diferença entre valores de eh não é geralmente encon-
109
trada, muito menos em uma argila sensivelmente uniforme.
possíveis· causas: para esta di.ferern;:a foram consideradas:
Duas
a) maior atrito lateral nos· ensaios com drenagem radial
externa;
b) problemas na adaptação da célula de adensamento para
obtenção de drenagem na direção radial interna (ocor
rência de drenagem indesejada,·ou "parasita", em uma
direção diferente. da projetada), conforme figura(IV.41).
Procurando-se verificar a importância da causa~, reali
zaram-se dois ensaios de adensamento oedométrico utilizando-seo
anel metálico e placas superior e inferior de material imperme~
vel, ocorrendo apenas drenagem "parasita" conforme o esquema da
figura (IV. 42) •
As curvas recalque (%) x log tempo típicas obtidas em ca
da incremento de carga nestes ensaios, estão apresentadas na fi
gura(IV.43). Na tabela (IV.2)são mostrados os correspondentes t 50
de cada incremento de carga destes ensaios e dos outros tipos,
realizados. Observando estas: informações, vemos que deve ter
sido bastante influenciado pelo acréscimo nas condições de dre
nagem, o t50
% dos ensaios oedométricos com "drenagem radial in
terna" e consequentemente os valores: de eh calculados.
A drenagem existente no ensaio nao pode portanto ser cog
siderada apenas na direção radial interna, sendo sim, uma cond!
ção de drenagem nas direções radial interna, radial externa e
vertical. O valor de eh neste ensaio não pode ser calculado di
retamente pela equação (IV.13). Pensou-se em aplicar o rrétodo de
separaçao das variáveis neste ensaio, para se tentar obter ova
lor correto de eh, mas as condições particulares de drenagem do
ensaio dificultam sua aplicação.
Foram realizados também três ensaios de adensamento com
drenagem verti.cal em corpos-de-prova cortados a 90°,tentando-se
obter valores de eh com menor influência do atrito lateral; no
anel de aço inoxidável utilizado este é muito pequeno,comparado
ao que deve ter existido nos ensaios: oedométricos realizados com
110
drenagen\ rad:j.al externa. Nestes tr-ês. ensaios, compressao e dre
nagem ocorreram na direção horizontal do campo.· Os resultados'
(eh) da região de compressão virgem estão. apresentados na figu
ra (IV. 44_) e foram muito próximos dos valores de e . V
Hansbo (1960) realizou ensaios deste tipo e obteve resul
tados bem concordantes com aqueles obtidos nos ensaios de aden
samento radial com dreno de areia no centro do corpo-de - prova,
enquanto Aboshi e Monden (1963) obtiveram valores de e neste h
ensaio menores que aqueles obtidos para e e bem menores que os V
valores de eh. dos ensaios com dreno central, concluindo, pelos
resultados obtidos, que o ensaio de adensamento vertical a:rn cor
po-de-prova cortado a 90° não parece apropriado para determina
ção do eh (drenagem horizontal e compressão vertical)na argila
estudada. Nos ensaios realizados neste trabalho os valores de
eh determinados no ensaio em discussão foram muito próximos da
queles obtidos para e e menores que os obtidos nos ensaios com V
anel externo poroso e nos triaxiais radiais, parecendo então~
bérri não ser apropriado para determinação de eh (drenagem hori
zontal e compressão vertical) na argila em estudo.
Vale salientar que os valores do coeficiente de adensa
mento (eh3
)_, na região de compressão virgem,determinados nos en
saios triaxiais (radial interno) foram próximos, pouco inferia-
res (como previsto teoricamente) aos determinados nos ensaios
oedométricos com drenagem radial externa, confirmando serem os
valores obtidos nos ensaios radiais externos mais precisos que
os determinados nos radiais internos (dreno central).
Os ensai.os oedométricos radiais internos têm sido comun
mente feitos através de uma adaptação na célula de adensamento
convenci.anal para obtenção de drenagem na direção radial inter
na.
Os resultados dos ensaios realizados neste trabalho mos-
traram que esta adaptação pode acarretar erro bastante
nos· valores de eh determinados.
grande
Aboshi e Monden ( 1963) realizaram ensaios oedométricos,
111
com drenagem ra.dia.l em uma .célula de adensamento (construída p~
:ta es'te fimf. que apresentava a condição de acréscimo "parasita"
de drenagem descrita anteriormente, soque apenas na parte sup~
rios do corpo de prova. Os valores de eh obtidos nos ensaios cun
drenagem radial interna e externa foram próximos, parecendo nao
ter havido influência do acréscimo de drenagem. Este resultado
parece então mostrar a possibilidade de se adaptar determinadas
células ou de se fabricar células de adensamento bastante sim
ples, para realização de ensaios com drenagem radial interna.
Entretanto, achamos importante verificar a influência do acrés
cimo de drenagem"parasita" que porventura ocorra nos bordos su
periores da amostra.
Rowe e Borden (1966) descrevem uma célula de adensamen
to especial, sem os inconvenientes citados acima, para realiza
ção de ensaios oedométricos com drenagem na direção radial in
terna e externa.
Na figura (IV.44) estão apresentados em escala ampliada'
valores de eh e Cv da região de compressão virgem, obtidos nos
ensaios · oedanétricos com drenagem nas direções radial externa e
vertical. As médias dos valores dos coeficientes de adensamen
to (Ch e Cv) e a relação eh /Cv foram calculadas, estando a m m m m
relação plotada contra a pressao média na figura (IV.45).
Na região de recompressão os valores de•Ch e Cv foram mui
to próximos, tendo a relação entre eles sido praticamente igual
a unidade. Na região de compressao virgem eh foi sempre maior
que Cv' variando o valor da relação Ch/Cv de 1.5 a 2.5 ( média
2,0) dependendo do valor da pressao de adensamento e da profun
didade de obtenção das amostras, salientando-se que na profund_!.
dade de 6,5 a 7,0m um dos ensaios com drenagem vertical (AV9-5)
apresentou valores para e bem superiores aos encontrados nos V
outros ensaios realizados.
Uma informação interessante que também pode ser vista na
figura CIV. 44) é que ·os valores de eh obtidos nos corpos-de-pr9.
va de diâmetro 8, 7cm foram sempre maiores que os obtidos nos cor
112
pos-de-prova de diâmetro 5, 05cm, apesar da uniformidade (ausen-
c~a de lentes de areia ou silte) apresentada na argila,variando
a diferença (%) dos valores médios, eh, na região de compres
são virgem, de 25,5 a 9,0% (média de m 16,67%), diminuindo a
·diferença com o aumento da pressao aplicada. Salientando ainda
que, devido a um problema construtivo o material poroso do anel
maior ficou menos "polido" que o material do anel menor.
Este resultado parece mostrar a necessidade de nao seu
tulizar corpos-de-prova de diâmetro 5,08cm para obtenção deva
lores de eh na argila em estudo,sendo interessante,realizar- se
novos ensaios para conf<icrmação deste resultado e se possível em
corpos-de-prova de diâmetro maior que 8,7cm para se verificar o
diâmetro que a partir do qual os valores de eh são praticamen
te constantes. Nos ensaios com drenagem radial interna era tam
bém programada essa comparaçao (diâmetros de 5,05cm e 10,09cm),
com maior importância devido ao maior número de ensaios reali
zados, mas a perturbação provocada pela ocorrência de drenagem
"parasita" não permite realizar esta comparação com
precisão.
razoável
Os resultados dos ensaios com drenagem radial externa re
alizados em corpos-de-prova completamente amolgados,
em laboratório, mostraram uma grande queda no valor de
e.e.a.),
eh na
faixa de recompressão e um menor efeito na faixa de compressao
virgem, apresentando em geral um crescimento contínuo com o au
mento da pressao, sendo este aumento mais sensível que no caso
de e O efeito do amolgamento do corpo-de-prova foi idêntica V
ao encontrado em e, como era de se esperar. Os resultados(C) V , -h
estão apresentados na figura(IV.47). Os valores de eh (e.e.a.)
foram superiores aos valores de e (e.e. a.) . V
As relações encontradas entre os valores médios de eh
da região de compressão virgem obtidos em corpos-de-prova inde
formados de boa qualidade e em corpos-de-prova completamente a
molgado foram:
Profundidade - 5, 70a. 6, Om - 1, 42/1
Profundidade - 6, 70 a 7, Om - 1, 55/1
113
Os valores de ch 3 minados em ensaios de
da região de compressao virgem deter
adensamento triaxial
interna (dreno tubo ponta aberta e dreno tubo
com drena.gero radial
ponta fechada)e de
C , obtidos para a mesma região de pressoes,-em ensaios oedométri V -
cos com dreriageni vertical, estâo ·tambéniapresentados numa es-
cala mais apropriada, em funçâo da pressão média, na figura
. (IV. 37). As médias dos valores dos coeficientes de adensamento
(_ch 3 e C ) e suas relações ch3m / Cv e ch3 /ch3 (ensaios m vm m m m
com dreno tubo ponta aberta/ensaios com dreno· tubo ponta fech~
da) foram calculadas, salientando que os valores de ch3
obtidos
nos ensaios ATRFl - 5 e ATRAl-5 não foram considerados no cálculo
das médias_(ch3 ), devido ao forte amolgamento apresentado pe-ro .
los corpos-de-prova nestes ensaios. As relações foram plotadas
contra a pressão média na figura(IV.46~ Na região de recompre~
sao os valores de ch3 foram muito menores que Cv, possivelmente
devido ao amolgamento apresentado pelos corpos-de-prova. Na re
gião de compressão virgem os valores de ch3
foram sempre maio
res que os de Cv, variando o valor da relação ch3/cv entre 1,40
a 2,15 (média 1,65), dependendo da pressão de adensamento e do
método de instalação do dreno de areia-mica utilizado. Encon
trou-se também que os valores médios de ch3
foram sempre maio
res ao se instalar o dreno pelo método de cravação de tubo com
ponta aberta, mas com uma diferença não muito grande (entre O e
20% com média de 15%) na região de compressão virgem.
IV.7.3 - PERMEABILIDADE
Os valores do coeficiente de permeabilidade na direção
horizontal e na direção vertical, Kh e K, determinados nos en-- V
saios de adensamento oedométrico com drenagem radial e com dre-
nagem vertical, estão plotados em função do índice de vazios mé
dio, e -, do incremento de carga respectivo, nas figuras (IV.26 e m -
IV.27). Na figura(IV.38)estão os resultados dos ensaios triaxi-
ais com drenagem radial e de oedométricos verticais (7. 5 a 8. Om).
Os resultados dos ensaios oedométri.cos com drenagem ra
dial interna são apresentados como ilustração, pois estes pare
cem apresentar erro bastante ·sensível, como já discutido ante-
114
ríormente. Os valores de Kh .. obtídos nos ensaíos vertí.caís com
corpos-de-p!t"ova cortados a 9-0.0 foram muí to próxímos dos valo
res de K e menores· que os· obtídos nos ensaíos radíaís externo, V
parecendo então também não ser este ensaío apropríado para a de
termínação de Kh na argíla aquí em estudo.
Nos pares de valores, correspondentes aos ensaíos oedo
métrícos com drenagem radíal externa, em ambas profundídades,
(5,5 a 6,0m e 6,5 a 7,0m} e nos correspondentes aos ensaíos trí
axíaís com drenagem radíal (7, 5 a 8, Om) , foí aplícada regressao
linear, estabelecendo-se as seguíntes equações:
a) ensaíos oedométrícos
log Kh = 0,827 xem - 9,197; r = 0,953
b) ensaíos tríaxíaís
= 0,736 xe - 9,203; r = m
0,962 (ponta aberta)
log Kh = 0,807 xe.m - 9,386; r = 0,972 (ponta fechada)
sendo Kh nas três equaçoes em cm/seg.
Pelos graus de correlação, r, obtídos, a
x log Kh é bem aproxímadamente uma reta.
relação e X m
Na fígura (IV.48) sao plotadas, como ílustração, curvas
representatívas dos valores apresentados em trabalhos, para K e V
Kh de argílas moles da baíxada flumínense e santísta, ao lado
dos obtídos nos ensaíos aquí realízados.
IV.7.4 - COMPRESSÃO SECUNDÃRIA
Os valores da velocídade compressão secundáría,~, deteE
mínados nos ensaíos de adensamento oedométrico com drenagem ra
díal, estão plotados em função da pressão efetiva nas fíguras
(IV. 31 e IV. 32). Vale salientar que o procedímento de ensaio
utílízado vísou príncípalmente a obtenção de eh e que os valo
res de ca s·ão corres:pondentes ao trecho ínícíal retilíneo da curva
115
deformação x log tempo.
Foi constatado em dois ensaios com dreno instalado pelo
método cravação de tubo com ponta fechada, um em cada profundi
dade, a ocorrência de valores de Cet· muito altos. Fato idênti-
co ocorreu em um ensaio de adensamento vertical (prof.
7, Om) •
Alguns valores de Cet nao foram considerados na
6,5 a
análise
dos resultados, devido a se ·ter observado ou condições iniciais
do ensaio C E0
, WN J bem diferentes das obtidas em outros cor
pos-de-prova da profundidade Censaios: ARF8-10; ARA7-10;ARA8-10)',
ou o trecho inicial relilíneo não ter tido boa definição.
A forma das curvas CC! x. log p foi idêntica à obtida nos
ensaios de adensamento vertical. A discussão realizada no item
(.III.4.4) é também válida para estes ensaios.
Existe uma divergência na bibliografia sobre o efeito da
instalação de drenos de areia pelo método cravação de tubo com
ponta fechada no valor de cet. Alguns autores afirmam que este
sofre um decréscimo (ver Johnson, 1970b), baseado no fato que o
valor de Cet decresce com o amolgamento como pode ser visto na
figura (III.17), enquanto que outros afirmam ter encontrado o
contrario em observações de campo (.ver Landau, 1966).
Foi feito o cálculo dos valores
válidos
de Cet médios, Cet, conm
como discutido acima. Na siderando-se apenas os ensaios
tabela CIV. 3) são apresentados os valores máximos médios obti-
dos nestes ensaios e a diferença (em%) destes, em relação aos
determinados nos ensaios com drenagem vertical. Estes foram com
parados de duas maneiras, levando-se em consideração ou nao os
ensaios que apresentaram valores muito altos.
Os resultados· forneceram informações interessantes quan
to ao efeito da instalação de drenos de. areia, mas não são con
clusivos principalmente devido ao pequeno número de ensaios rea
lizados.
116
Pode ser visto pelas curvas Ca x log p (_figuras IV. 49. . . m
e IV. 50 J e na tabela {_IV. 3), que na profundidade de 5, 5 a 6, Om
ocorreu em geral um aumento nos valores de Ca devido à insta m
lação dos drenas, exceto no valor máximo correspondente ao mé-
todo trado helicoidal, sendo este aumento mais sensível no méto
do cravação de tubo com ponta fechada, principalmente se consi
derarmos para cálculo de Ca, o ensaio que forneceu valores bem m
altos. Na profundidade 6,5 a 7,0m, se nao considerarmos os en-
saias que apresentaram valores muito altos para cálculo de eª , m
vemos que existiu um aumento nos valores de e devido a insta a
m lação dos drenas, sendo este também mais sensível no método de
tubo com ponta fechada. Até o valor máximo (pressão de 0,80kg/ 2) ~ -cm , o metodo trado helicoidal praticamente nao prov9cou aume~
to nos valores de C0m. Ao serem considerados estes ensaios
(C0
bem altos), vemos não ter existido um único efeito nos valo
res de Ca , pois no método trado helicoidal estes foram em ge-m
ral menores, praticamente idênticos no método tubo com ponta a-
berta e maiores no método tubo ponta fechada.
Um detalhe importante nos resultados é que no descarreg~
menta inicial os valores de C0
foram praticamente idênticos em m
todos os ensaios.
Os valores da velocidade de compressao secundária deter
minados nos ensaios de adensamento triaxial com carregamento h!
drostático, estão plotados em função da pressão efetiva na fig~
ra (IV.40). Estes foram em geral próximos aos obtidos nos en
saios oedométricos verticais. A forma das curvas e a x log p e~
centrada foi também bem semelhante à obtida nos ensaios oedomé
tricos verticais, diferindo apenas nas pressoes menores e pró
ximas à~ , onde nos ensaios triaxiais os valores de C foram V a
m bem mais altos.
Foi. constatado em um ensaio com dreno instalado por tubo
com ponta fechada (ATRFl-5) ocorrência de valores de c0
bem
crepantes·dos outros ensaios. No cálculo dos valores de
dis
Ca m
117
este ensaio nao. foi considerado.
Na figura CIV. 49) foram plotados os valores de C contra a m
a pressao efetiva, sendo encontrado nas pressões abaixo de
e até cerca de 4 cr , valores mais altos ao se utilizar o V
a vm
méto m - ~ do tubo com ponta fechada em relaçao ao metodo tubo com po~
ta aberta, tendo este acréscimo sido de 50% na pressão de 0,25kg/ 2 - /2 - /2 cm , 15% na pressao de O, 50 kg cm , 20% na pressao de 1,0kg cm
2 {valores máximos de Ca) e 7,5% na pressão de 2,0kg/cm. Para
pressoes maiores
ma diferença de -- / 2 sao de 8,0kg cm.
m
que 4 cr constatou-se o contrário,ocorrendo u V
m 2 24% na pressão de 4,0kg/cm e de -14% na pre~
118
TABELA IV. l
RESULTADOS .DE ENSAIOS OEDOMtTRICOS' COM DRENAGEM RADIAL (1)
ã Unidade
Ensaio vrn Elo e- CC
cs Inicial
Ckg/an2i (J (0,8~20, do
vrn kg/ ) Ensaio(%)
ARFl-10 0,33 3 ,59 · 3 ,28 1,352 0,144 146 ,6 8
ARF2-5 0,34 3 ,67 3,33 1,644 0,155 141,73
ARF3-5 O, 31 3,58 3,21 1,550 0,155 143,38
ARF4-10 0,28 3,59 3,32 1,500 0,155 147,61
ARAl-10 0,37 3,69 3,34 1,359 0,188 148,92
ARA2-5 0,44 3, 70 3,53 1,860 0,154 14 7, 86
ARA3-10 0,29 3,56 3,30 1,528 0,210 141,07
ARA4-5 0,26 3,62 3, 43 1,578 O, 144 145,69
ARTl-10 0,34 3 ,68 3,34 1,595 0,161 149, 32
ART2-10 0,35 3, 4 7 3,20 1,478 0,177 139 , 20
AREl-5 O, 36 3,48 3,22 1,682 0,166 145,98
ARE2-9 O, 34 3 ,58 3, 36 1,661 O ,166 , 143, 79
Obs.: PROFarn = 5,5 a 6,0rn
ARFl-10 ~ Adensamento Radial Dreno Ponta Fechada n9 l
10cm
119
TABELA IV.l
RESULTADOS DE ENSAIOS OEDOMfTRICOS
CCM DRENAGEM RADIAL (2)
-ªvm
Ensaio eº (kg/an2)
ARF5-10 3,15 0,34
ARF6-5 3,55 0,34
ARF7-5 3,44 0,40
ARF8-10 2,91 0,48
ARA5-5 3,23 0,38
ARA6-5 3,43 0,39
ARA7.,-10 3,60 0,27
ARA8-10 2,97 0,55
AR1'3-10 3,34 0,36
AR1'4-10 3,41 0,36
ARE3-5 3,14 0,41
ARE4-9 3,15 0,40
Obs .. : PROF = 6 , 5 a 7 , Om am
e e- e av
(0,8a 3,29 m
kq/an2)
2,95 1,452
3,29 1,539
3,20 1,561
2, 72 1,495
3,00 1,545
3,20 1,678
3,21 1,412
2,77 1,595
3,12 1,545
3.,17 1,512
2,93 1,561
2,92 1,553
e s
0,155
0,199
0,155
0,133
0,177
0,177
0,177
0,133
0,177
0,174
0,144
0,133
Umidade Inicial
do Ensaio
(%)
126,04
140,06
138,05
11,8,89
127,94
138,46
143,10
121,45
137,85
140,00
132,67
132,76
TABELA IV.2
VALORES DE t 50 % (min) ENCONTRADOS EM DIVERSOS TIPOS DE ENSAIOS OEDOMtTRICOS
Pressão TIPOS .DE .. :-11!:WSAIO
Vertical 'Radial "interno" Radial 11internd' Vertical (90°) (kg/cm2 ) Drenagem
Ponta Aberta Ponta Fechada Radial Externo (AV (90°) 1-5) 11 Parasita 11 (AV9-5) (ARA6-5) (ARA-7) (ARE3-5)
0,05 11,0 0,89 10,40 4,10 - 1,28
0,1 11,5 - 1,49 4,35 1,81 0,525
0,2 17,2 0,93 3,70 3,45 4,43 1,460
0,4 - - - 20,90 - 10,60
0,8 191,0 11,40 78,00 87,00 50,00 10,40
1,6 138,0 10,50 58,00 62,00 44,00 12,00
3,2 115,0 10,00 51,00 54,00 39,00 9,20
6,4 114,0 6,20 40,00 50,00 36,50 7,40
' 3,2 19,5 1,17 8,80 11,0 8,10 2,05
0,8 100,0 6,80 44,00 42,00 43,00 7,60
0,2 233,0 26,50 170,00 166,00 133,00 33,00
Obs. : Todos os corpos-de-prova foram de diâmetro 5, O San e profundiadade 6, 5 a 7, 0m
121
TABELA IV. 3
Mt:DIA DOS VALORES MÃXIMOS DE C OBTIDOS NOS ct
;s: ct .
l-Êdia dos Valores Fe presentatJ vos
% de Dife-rença em Felação ao Ensaio Ver tical -
ENSAIOS OEDO~TRICOS
PROF = 5,50 a 6,0m am
Oedorré Oõ!clorré Oõ!clorré Oedorré triro - trtro trioo- trioo-Radial Radial Radial Radial
P.Fecnada P.Fechada P.Aberu T.Helic.
* ** * *
O ,0230 0,02594 O ,02084 O ,01881 .
.
* ** * *
12,75 27,16 2,16 - 7, 79
PROFam = 6,5 a 7,0m
Oõ!dare trioo-Radial
Externo
*
0,02278
*
11,67
Oecbrré trioo-
Vertical
*
0,02040
;s:: Oõ!clorré Oedorré Oeclorré Oedorré Oõ!clorré Oõ!clorré Oeclorré trtro trioo triro- triro- trioo-Radial Radial Radial Radial Radial
trioo- trioo-. . .
P.Fecnada P.Fecnadê P.Jlberta T.Helic. Externo Vertical vertical
l-Êdia dos * ** * * * * ** Valores Fe 0,02475 0,02812 0,02475 0,0223 0,02325 0,02180 0,02510 presentatJ vos
% de Dife- * * * * ** 113,53 ~·2 ,29 '·6 ,65 rença em 13,53 12,03 Felação ao ''!;\ :** li- **" . . ~**:•fc
Ensaio Ver - T,39 - 11,16< - 7,37 -tical
Obs.: * - Média sem incluir valor extremo
** - Média incluindo valor extremo
122
FOTO N2 2 Peças para formação da
cavidade do dreno de areia (tubos ocos de
aço inox e trado helicoidal (cobre)
com haste oca)
FOTO N2 4 Guia de instalação
do dr.eno de ·areia (centralização e
verticalidade do dreno) Tubo amostrador
FOTO N2 l Célula de adensamento em adaptação para drenagem radial
instalação do· dreno areia (centralização e verticalidade do dreno) Célula de adensamento
FOTO N2 6 Colocação
do-material utilizado na
formação do dreno ( areia-míc·a "40%u)
123
' ,· --~<---~
FOTO N2 5 Limpeza das internas do Método tubo aberta
paredes tubo ponta
'
Obtenção do cor~o-de-prova no ensaio de adensamento com
drenagem radial externa-FOTO N2 8
FOTO N2 7 Retirada do tubo com simultinea compacta·çio (pequena) do material componente do dreno
-·· ...... ·' . .;·-:-_.
•
-- .• > .... __ -~"'"'
Corpo:de-prova com dreno de apos a secagem na estufa
FOTO Ne 10
FOTO Ne 12 Ensaios
Triaxiais com
drenagem radia 1
interna vista geral
124
-
...
f-3.reia-mica (105º)
Corpo-de-prova com dreno de areia-mica logo apôs a i n s t a l a-ç ão do dreno
Corpo-de-prova com dreno de areia-mica logo apôs a
finalização do ensaio
RADIAL INTERNO N•8 (DEFORMAÇÕES VERTICAIS LIVRES)
~ 20
!!... e o 30 RADIAL INTERNO N•8
(DEFORMAÇÕES VERTICAIS IGUAIS) I=> VERTICAIS
o 40 .... z
"' 50 :i;
/ )( ~\' LIVRES) ')(
' \ 1 v ERT I CAL RADIAL EXTERNO
DEFORMAÇÕES VERTICAIS <t 'I( tJ)
60 z
"' o
7 <l
80
' 90 \
'
........__ 100+----+---+--+---+~--1-----+---+---<'-l----+-----<---<__;;;...-1---
0,001 0,002 0,004 0,006 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,2 0,4 0,6 º·ª 1,0 2,0 3,0
F A T O R T E M P O , 'T\ ( L og )
fJG.ril:-1 - ADENSAMENTO UNI-DIMENSIONAL-CURVAS TEORICAS
ADENSAMENTO(%) x FATOR TEMPO
126
1 "' .. .. ENSAIOS D E ÇA MP O
' Elo-• u
( P • r 1n • a b 111 d a d• -e.Constante)
....... -.õ.U/0-v' =0,314K ANTES DA
" UJ
o .. o
....1
1D .. UJ
:E
a: UJ
a.
6,80 m
5,80m
5,80 m
10·7
6,80m
VALORES
EM QUE NÃO
SUSPEITA DE
HIDRAULICO
6,0 m
\
, FRATURA 0-0 -llU/<J, >0,31~
ENSAIOS DE LABORATO .. RIO
(Adensamento Unl-Olmuatlonal)
CARREGAMENTO -o-o-AP,,'/ cr~(campo)
ENSAIOS DE LAPJORATO~RIO
D E TER Mlfr1A00S (Voloru
PELO AUTOR Médio.)
P~tcr;<ea•,oJ
DE ENSAIOS\'\.
SE ~\'\
FRATURA MENTO ·~<,' '\. ~\ '
'\''-. '~ '\\ '
'\~ ., ~\ ' ' ' ~ " ' 10" 8::+-~~~_...~~-t-~-t---;f,--,f,--l--+--l-l-~~~~-+-~~1----;--;-t---+--+--4--t-,l,-',.,,___,~--f"--~-t-~-+---I
0,1 1,0
RELAÇÃO cr:(e)/cr: (compo)
FIG. ]Y- 2 -RESULTADOS DE ENSAIOS DE
DE CAMPO E ADENS. EM LABORATORIO ( APUD.
10,0
PERMEABILIDADE
FRANÇA, 1976)
~ o
E
" -,::,
o r z UJ
::E .. U)
z UJ
o ..
-20
o
10
20
40
50
60
80
90
100
o r UJ a:
o :I: ____ u UJ a: r
RADIAL (DEFORMAÇÕES VERTICAIS
TRECHO RETO
RADIAL INTERNO
(DE FORMAÇÕES VERTICAIS IGUAIS)
0,0 0,25 0,50 0,75 0,90 FATOR TEM p o, Th ( V)
RELAÇÃO ENTRE 1'h(90%) OBTIDO NA CURVA
'r;, (90%) OBTIDO NO TRECHO RETILi'NEO {
R A OI A L INTERNO , 1, 1 6 3
RADIAL EXTERNO, 1,151
FIG.IlZ:-3 - ADENSAMENTO UNI-DIMENSIONAL-CURVAS TÊORICAS
ADENSAMENTO(%) x FATOR TEMPO
o
'º
~ o
> 20 w
30
128
1 1 1 1 - -:-,. 1rME'rooo TUBO PONTA ~ ABERTA
\ 1
( 1 \ ......-METOOO TUBO FECHADA
PONTA
' \ ' '
~.~ ' • ___,., , eh ' \' 1\. ')!,, ~
\. ~,,, ) - .-!r-' ªfOR:~OE - PROVA ,,
• n o m
7 "'
6
o m
.. o m
• z ~ .. "' 4 m z -< o
3 (")
~ 2 3
º· º COMPLETAMENTE -L. •
o 3
N AMi°LGA~O
1 11 2 4 6 1 1 2 4 6 8 10
' o : 2 Q
PRESSÃO EFETIVA,em Kt/ c1112
FIG. TI[- 4 -ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM (APUD HANSB0,1960) DRENO CENTRAL
e .
' 'm
•, e'
~·t Zi:i---
0,63cm
e o
o
'i .. i .1 . ·-;. FLUXO
---F=·~
0,5 em
e u
õ
________ _J 1
---- -- ___ _J PRESSAO OE SATURAÇAO
DO DRENO
FIG.IT-5-ENSAIO DE
.. ,.;;
1 L----- ---L ________ _ DRENAGEM PARA A
8 U RETA
ADENSAMENTO TRIAXIAL DRENAGEM RADIAL INTERNA
f
E
"'
4,0 Kv
' GJ - SILVEIRA
• (!)-MEDINA
ªl -BARROS
+r(R. EXTERNO)
/
/-P SILVA I
I
129
BAIXADA /
FLUMINENS
/ /
/ .
/
/
+ / 'e1 + /. 0 "1-
/ E)
/ . / +
•
•
"' 3,0~--------+------C:J-----~,----j~---------j------,.-1 o
N
<t
>
"' o
"' u
o z
à A-LOPES 9 /
/
~ BAIXADA SANTISTA
VALORES
( PACHECO
MEDIOS K de vr m SILVA)
)/ A
• A
• 2.0~------~-------f-----+------------j---------,
/
/ e e,;
/ A/e /
/ •
' VALORES MEDIOS DE Kh à
(PACHECO SILVA)
1,o.l----------l-----------1------------+-------1
0,0 2 10- 7
PERMEABILIDADE (cm/seg)---
F I G. Ill:- 6 - V A LO R E S
NACIONAIS
D E Kh e Kv OBTIDOS EM TRABALHOS
-
2
3
4
1 j
9
-
130
' NIVEL CONSTANTE
A
B c
5 ----i--Ht---i
6----<-
1- RESERVATORIO DE AGUA 2- ENTRADA DE AGUA
llh
C B A
3- SAIDA DE AGUA PARA MANTER NIVEL CONSTANTE 4- TUBO DE CARGA 5- MOLDE CILIN DRICO 6- PROV)'TA
PRESS~O 7-0RIFICIO PARA CAPTURA DE 8- ORIFICIO PARA CAPTURA DE PRESSAO
10
li
12
13
14
15
9- VÁLVULA QUE ESTABELECE o CIRCUITO DE AGUA NO MOLDE !O-TUBO PIEZOMETRICO CORRESPONDENTE AO ORIFICIO 7 li-TUBO PIEZOMÉTRICO CORRESPONDENTE AO o,RIFl·c10 8 12-TUBO PIE 20 METRI CO CORRESPONDENTE A VALVULA e 13-TU 80 PIE ZOM ~ TRICO CORRESPONDENTE A VÁLVULA B 14-TUBO PIEZOMETRICO CORRESPONDENTE A VALVULA A 15-ESCA LA 16- MOLDE C ILI NDRI CO !?-RECIPIENTE DE AGUA
FIG. IlZ:-7-ENSAIOS DE PERMEABILIDADE
5
1 a,
"' o N <(
> .... o
"' u o
-~
131
MICA PURA
3,0..._ ____ ,._ _ _, __________ _,_ __________ _.
AREIA -t MICA {40%)
2P AREIA + MICA( 30 Yo)
AREIA + MICA ( 15%)
AREI A PURA
0/l·U-lf--l--+-+-+-+-H-+----1--+--+--+--<-+-+-l-+---+---+---+--<H-,.++-I 0,02 0,1 1,0
PRESSÃO ( kg/cm 2)
FIG.Ilz:- 8 -CURVA e , log P - ENSAIOS DE ADENSAMENTO$
MISTURA, AREIA - MICA
IOP
4,5-.-----------,----------~----------,-----------,-----------,
t " ;\3
<J)
o N <t > w Cl
w (..)
Cl z 2,1
·5 10
MICA PURA
AREIA+MICA 30°
10 .. ,0-2
P E RM E A 81 LIDA DE (cm/s)
FIG.Il[-9 -CURVA exlog K. MISTURA: AREIA-MICA
1-' w N
6 7 8 9
2
1-BASE DE DURALUMINIO ANODIZADO 2-SOBRf. BASE DE DURALUMl°NIO ANODIZADO 3-BACIA DE INUNDAÇÃO DE DURALUMINIO 4-'b-RINGS" DA SO,BRE BASE DE NEOPRENE 5·PLACA DE ACRILICO COM FURO CENTRAL 6· GUIA 'DO ANEL DE ACRi'LI co
?·PLACA DE CARGA DE DURALUMINIO ANODIZADO B·AMOSTRA
9-DRENO DE AREIA + MICA 10-PEDRA POROSA SUPERIOR li-PEDRA POROSA INFERIOR 12-ANEL DE AÇO INOX. C/PE ORA POROSA 13c'o-RINGS" DA SOBRE BASE DE NEOPRENE 14~'0·RINGS" DA BASE DE NEOPRENE 15-PLACA DE ALUMINIO COM FURO CENTRAL
FIG. IT-10-ADAPTAÇÃO DA CE LULA DE ADENSAMENTO- DRENAGEM RADIAL INTERNA
2
1-ANEL DE AÇO INOX. COM PEDRA POROSA 2-PLACA DE ACRILICO 3-PLACA DE ALÚMI.NIO
NOTA
- AS DEMAIS PEÇAS DA CE LULA JA FORAM RELACIONADAS NA FIG.Ilz:
FIG. Tiz::-11-ADAPTAÇÃO DA CELULA DE ADENSAMENTO-DRENAGEM RADIAL EXTERNA
135
4.0-----------------------------------~-------,
ARA 2-5 ARA 1-10
ARA4-5 '-.::8::=::::~~~~~
ARAS-5
ARA 1-10 = ADENSAMENTO RADIAL
DRENO PONTA ABERTA
0-PROF.0m.' 5,5 a 6,0m
•- PROF.0 m_:. 615 a 710m
Ng 1-DIÂM. "'IOcm am.
13,0 ARAB-10
a,
rt> o N
"' > UJ e
UJ <.)
e z
ARA 4- 5
ARA3-10
0{)2 0,1 1,0 1 ,O ~ 2
P·RESSAO( kg/cm )---
FIG.Tiz:-12-ENSAIOS DE ADENSA_MENTO RADIAL-CURVA e x log p
136
4.0,....---------,------------,------------.------,
ARF 2-5 ARF 4-10 ARF6-5
ARF5-10
ARF7-5 =ADENSAMENTO RADIAL
DRENO PONTA FECHADA
O- PRO F.0
m.= 515 o 6P m
•-PROF: =615 a 710 m am.
Nº 7-DlaM."" 5 cm am.
1 ~o ARFS-10
Q)
"' o N .. > w o
w u o z
AR F 6-5
ARF2-5
AR F 7- 5
AR F 1-10
I.0-1--------+------------+-----------+-------l
0.02 0.1 1.0 !O.O
" 2 p RESSAO ( kg /cm )
FIG.TIZ:-13-ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL- CURVA ex log P
137
4,0-------------------------------...-----.
ART 1·10
ART 2-10
ART 1-10:: ADENSAMENTO RADIAL
DRENO TRADO HELICOIDAL N2 1- OIÂM '°' 10cm am
O-PROF. , 5,5 a 6,0m am.
e-PROF: cG,5 a 7,0m am.
1 ~o
Q)
"' Q N .. >
"' o
"' u o z
ART4·10
ART3·10
l.0•+---------+------------f------------+---1
0,1 1,0 10,0 - 2 PR ESSAO(kg/cm ) __ ___,_
FIG.Tiz::-14-ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL-CURVA e x log P
1 3,0
a,
(/)
o N g w o
w u o
.z
ARE2·9
AREl-5
ARE4-9
ARE3-5
ARE 2-9
138
ARE 1-5= ADENSAMENTO RADIAL EXTERNO
N2 f -DIÂM."' 5 cm am.
o- PROF.cm.' 5;, a 6pm
•-PRO F.am.' 6,5 a 7,0m
l,0+--------+-------------1------------+-------<
0,02 OJ 1,0 10,0
PRESSÃO( kg/cm2)---
FIG.Tiz:-15-ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL-CURVA ex logP
Q)
V> o N .. >
"' e
"' u -e -~
139
-- ARF----
ARA-f--+-
ART -·-•- ·-
-\-
\
1.0 +------------+-----------+-----------+-----l
0.02 0.1 1. o
PRESSÂO(Kg/cm2
) ---
F I G. IlZ: · 1 6 - E N S A I OS D E A D E N S A M E N T O P RO F. 0 m. , 5,5 a 6,0 m
LIMITES DE VARIA~Ão DAS CURVAS e X log p
10.0
Q)
"' o N <(
> UJ o UJ o -o z ,_
140
ARF----
ARA-+-+--. -. A R T - ,_. -- • -
- + ""!-------
LIMITES DE ,. VARIAÇAO
DAS CURVAS
1.0 +--------+-----------+-----------+----f
0.02 0.1 1.0 10.0
- 2 PRESSAO(Kg/cm) ---
FIG .TI[- 17- EN S AI OS D E A D E N S AME N T O PROF.0
m. ,5,5 o 7,0m
LIMITES DE VARIAÇÃO DAS CURVAS e X log p
1
" w
<t u "-· -u
"' Q.
"' "' ..J <t u lo:: "'
141
ARF----
ARA-t--+-
AR T -•-•-- •-
LIMITES DE
VARIAÇAO
DAS CURVAS
> 40 +---------1:------------+-----'<\-'<:-V",-------+---1
o •« <..> <t :E o:: o· "-"' o
0.02 0.1 1. o - 2 PRESSAO(ko/cm) -
FIG. Il[-18-E N SAI OS D E AD E NSAMENTO PROF. 0 m_,5,5 a 6pm LIMITES DE VARIAÇÃO DAS CURVAS Ev X log p
10.0
142
ARF-----
ARA-+--+-
ART-•-•-- •-
~ 20
2.. '~y LIMITES DE > w
\ VARIAÇÃO .. \ .li' DAS CURVAS u
IL
\~ u "' Q. V) ,"' "' ..J \ .. u \" 1- r- ,\ "' "' > 40
o '\ ... (,). .. ) :lo
"' 1 o IL
"' o '
0.02 0.1 ,. o 10-0
PRESSÃO ( Ko/cm2J---
FIG.TIZ:-19-ENSAIOS DE ADENSAMENTO PROF:am.•6,5 a 7,0m
LIMITES DE VARIAÇÃO DAS CURVAS €v X log p
143
o 30 o. 05 r----------=o.io __ _
0.20--
10 27
PRESSÃO( k /cm 2)
20 24-E E
~ ~ <!
"' a:: :, f-o "' ...J o <! ::;; u o. 8 O <!
"' a:: ' ' <! o
' 30 ' 21 <! a:: :, f-..J
<!
---40 18
3.2 O
50 15
0.1 LO 10. 100. 1000. 10000. TEMPO(min)
FIG. ll[-20 -cuRVA RECALO UE x TEMPO-ENSAIO ARA3-10
144
o 20
t::~~-----=-.:..:.::==::~----020 ----
o 05 010
0.40
18
PRESSAO( k /cm 2)
20 16 E E
~ !e. <(
lú a:: ::, o.ao >-o
--------U)
.J o <(
----::;
u <(
UJ <( a:: o
30 14 <(
a:: ::,
>-.J
<(
-------40 12
---50 10
-~t-..,-640 ---0.1 1.0 10. 100. O. 10000.
TEMPO(min)
FIG. Tiz:-21- CURVA RECALQUE x TEMPO -ENSAIO AREl-5
320
1 280
"' " ~ N-.._ E
" 240 .. 'O
M
.1: u
" u 200
o ... z w ~
160 .. "' z w o
"' 120
w o
"' w o 80 u
40
145
ART 2-10
AVll-5
0,02 0,1
VER ESTA REGIÃO AMPLIADA
N A F I G. .Il[ - 2 3
1....------Â~----,
2 PRESSAO, Pm ( Kg/ cm )
FIG.TI[- 22 -CURVA Cv e Ch • log ftn PROF. 0 m= 5,5 a 6,0m
OBS:CALCULADO PELO METODO log
10.0
280
o, a, .,
;;--E u ..
'O 240
" ,:;
o .. > 200 o
o 1-z w :=;; 160 .. (/)
z w o ..
120
w o
"' w o 80 u
60
40
20
o
ARA6-!5
ARF!S-10
ARA !5-!5
0,02 0,1
146
ESTA REGIAO AMPLIADA
FIG.IY-24
ART4-10
1,0
PRESSÃO, Pm ( kg/cm2)----
FIG.Ill-23- CURVA Cy ech x log Pm
OBS:CALCULADO PELO METODO log
10,0
147
14,0 ARA -ARF 1-10
t ARF4-10 ARF3-5
O-ev ARA 2-!5
ARAl3· 10 12 •-eh ARF3-5
o,
1 " " .. , ARTl-10
E 1 u
~ ART 2·10 'o
M 10,0
"' ARF 2-5
u ARF2-5
" > ARAl-10
u
8,0
o .... ARA 4- !5
z ARA 1-10 l,J
:E ARAZ-5
< 6,0 <J)
z l,J
o <
l,J 4,0
o
ARE2-9 ARE 2-9 u: "' AR E 1- 5 ARE 1 -5
o u
2,0
AVl2•10
AV 3 -5 AVII- 5
AVll-5 AV3-5
AV 2 - 10 AVZ-10
º· 0,02 0,1 1,0 10,0
PRESSÃO, Pm ( kg/cm 2)
FIG.Il[-2 4 - CURVA Cv e eh X log Pm PROF.am' 5,5 a 6pm
OBS'CALeU LA DO PELO METO DO loo t
148
ART 4-5
14,0 ARF5-IO
t ARAe-5
0-Cv ART3-IO
"' 12p
ARA 7-10
• -eh .. AftF6-5 ~
' N ARF8-IO E
" 1é, ARF7-5
" 10,0
.e ARA 9-10 u ..
> u ap
ARA 5-5
o 1-z w
ARA6-5 ::E AR F 6- 5 .. 6,0
"' z ARF7-5 w a .. w 4P a
ARE4-9 ARE4~9
"' ARE 3- 5 L,J AV9-5 o u
2,0 AV9- 5
AVI0-10
AV 8-5 AVB-5 A V5-IO
0,0 0,1 1,0 1 ,o
PRESSÃO,Pm ( kg/cm 2)
FIG Ill- 2 5 -CURVASC, e eh X log Pm PROF.om.' 6,5 a 7pm
OBS:CAL CU LA DD PELO METO D O 1 og t
149
40
ENSAIOS DE ADENSAMENTO
DRENAGEM RADIAL • • DRENO TUBO PONTA FECHADA 6 ~+ + +' + DRENO TUBO PONTA ABERTA • /1} -t "Ili .. +. 0 DRENO TRADO HELICOIDAL • • + 0 RADIAL EXTERNO o 6-h o C:
• 6 DRENAGEM VERTICAL \ o
+ • {:;,-ENSAIO CONVENCIONAL
" •-CORPO-DE-PROVA MOLDADO a g oº
çp 0 ~ ,o)
6 . ~ -;;;e
(/)
o N
+ .. > UJ o
~ 0 a ~6 ....
0 +
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Cõe tJIII 0 • •++ !D. o
1.0
.
,o . . . . . .. . . . 0,02
o
PERMEABILIDADE ( cm/sev)---
FIG.Til:0 26-cuRVA em x log K PROF. 0 m.= 5,5 o 6,0m
BASEADO EM Cv CALCULADO PELO MÉTODO log t
150
4-0
ENSAIOS DE ADENSAMENTO
DRENAGEM RADIAL
1 3.0
e DRENO TUBO PONTA FECHADA • + DRENO TUBO PONTA 1:::::, • ABERTA •!:::::, • 0 DRENO TRADO HELICOIDAL '!:::::,. ' e! ê 0 RADIAL EXTERNO
8 • o DRENAGEM VERTICAL • 6 +
0 6 0 ~0 •• 0 -f-- 8-ENSAIO CONVENCIONAL
• - CORPO-DE-PROVA MOLDADO a 90º 6 • o,E t::.•11. •+ o
"' o • o N
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6. ··ti t::.rS' o
2-0 00 •
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6tl •• --là e • + 10
1.0
. . ·-· -7 -· º·º 2 10 10 10
PERMEABILIDADE( cm/seQ)---
FIG.Ilz:-27-cuRVA emx IOQ K PROF.am.' 6,5 a 7,0m
BASEADO EM Cv CALCULADO PELO METODO loQ t
151
AR A 4- 5 A RF 3 -5
16,0
• -eh
•-e h3
1410 ARA3-10
1 :: 1210 ARA2-5 ~
' ARF4-IO N
E o
• 'o ARAl-10
oc J0,0
"' ~ <.)
ARA3-10 ~
ARA 1-10 ~
<.) 8,0 ARFl-10
o t--z w ARA 2-5 ::i; ARF4-IO
"' 6,0 AR A 4- 5 U)
z w ARF3-5 o <t
4,0 w AREl-5 o
ARE2-8 "' ARE2-8 w o ATRF2-5 <.)
ATRF3-5 2,0 ATRF3-ATRF2-5
ATRF 1-5
o,o-l---1---+--+-+-t-+-+-+----+---+---+--+-+--+-1-++-----11-----+-1--4--+-t-+-+-+-o~o--"'" O, I 1,0 1 1
PRESSAO,Pm (Kg/c"'2
) ---
FIG.-Il[-28 -CURVAS eh e C h3 X Lo g P m PR O f = 5, 5 om.
oas, CALCULADO PELO METODO Vi
1 .. .. .. ........
E u
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"' "' <)
" "' <)
o 1-z "' ::E ... "' z "' e ...
"' e
"' "' e <)
152
ARF 6 -10
e-Ch AR A 6 -5
14,0
&-C h 3
12,0
ARA8-I RF8-10
ARA 5-5 10,0
8,0
6,0
4,0 ARE3-5 ARE3-5
ARE 4-8 ATRA3-5 A T R A 1 -5
2,0 ATRAl-5 A T R A 2 -5 ATRA2- 5
ATRA3-5
o,o.,l...---l--+---+--+--,-.l--<oe+-,1---+---+--~--<i--,f-i-t-+1+,o----t---t--+--+-+-t-t-+i10f-,-o----;
P A E S S ÃO , P m ( Kg/cm2
) ----
flG.-TI[-29 -CURVAS eh • PROF. =6,5 am. o 7, O m
08S, CALCULA DO -
PELO METO DO Vt
t " " ' N
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0,5
0,3
U) 012 V)
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0,1
º·º 0,02
ARA
AR A 5- 5
AR F 3- 5
0,1
153
ARF4-IO
ARA3-IO
ARF2-5
ART2-10
1-5
ARA2-5
1,0
PRESSAO,Pm Kg/cm2)~~~
10,0
F I G. TI[- 3 O - CU R V A - mv C A L C U L A D O
COM A OEFORMAÇAO TOTAL - PROf0m_=5,5 06,0m
1 "' o
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opos
<3 0,02-4
8 ()
... -~
154
O -PROF.am.'5,5 a 6,0m
a -PROF.am.'6,5 a 7,0m
ARA3-10
ARA 4-5
0- PROF.am.' 5,5 a 6Pm
•-PROF.am.'6,5 a 7,0m
ARF 3 -5
AR A 6-5
ARF 6-5
ARF 7-5
o z 3 0,0161---------+-----l-.f;--/-l/-:_--+~~~~~~------1 w cn a.: ~ ()
w o ~ 0,008
8
0,000
0,02
FIG.N-31- CURVAS e ... X log p
/ /
OESCARREGAMEN-TQ
1,0
• 2 PRESSAO(kg/cm )-~~-
ARF 1-10
10,0
155
0,032
f 0-PROF.0ms5,5 a 6,0m
"' 0,024 •- PROF.am.'6,5 a 7,0m
o
<l
' ART 1-10 > w <l ART2-IO
' u 0,016
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ii: -« o z ::, u w (f)
a: 0,008 ::, o u w o u: w o u
0,032:------------------------------------
' "' o
~ "' <l
' u
0,024
0- PROF.am.' 5,5 a 6,0m
a - PR O F.0m , 6,5 a 7,0m
AR E 4-9 ARE2-9
~ a: 0,0164----------1---------#,l---+-'~-----------l <( o z ::, u w (f)
a: ::, o º·ººª u w o
"' w o u
º·ººº 0,02
FIG. Iíz::- 32-C U RVAS
0,1
e"' X log p
OESCARRE GAM ENTO
VALORES
NEGATIVOS
/ 1,0
PRESSÃO ( kg /cm 2) ---e~
10,0
"' <J)
o N
"' > l,J o l,J
u o -~
AVl-5
AV3-5
AV2-5
ATRF4-5
AVI
AV2-
ATRA 4-5
156
A T R A 2 - 5"' A D EN SAM EN TO T RI A XI A L RADIAL
DRENO PONTA ABERTA Nç2
DIA M.0rii:' 5 em
ATRF4-5
ATRA2-5
1.0 +---------1--------------,f------------+----l
0.02 0.1 1.0 10.0
PRESSÃO ( kg/cm2) ----•
flG.ff-33-ENSAIOS DE ADENSAMENTO OEDOMETRICOS E TRIAXAIS
CURVA e x log P -PROF. =7.5 a 8.0m om.
157
A T R F 3 -5 "" A D EN S. T R ,1 AXIAL
RADIAL DRENO PONTA FECHA-. D A N2 3 - DIA M.om."" 5 em
~ 20 D
>
"' .. u "-u UJ Q. (()
UJ
.. u ll'. AV3- 5 ATRA 3-5 1- ATRAl-5
·u, AVl-5 ::; ::,
40 ..J o > AV3-5
o ... <.> .. ::; ll'. o "-uJ o
! 60
op2 0,1 1,0 10,0
PRESSÃO ( Kg/cm2)---,,-
FIG.N-34-ENSAIOS DE A DENSA ME NTO - CURVAS Ev x log P - PROF.0
m_=7,5 o 8,0m
~ ~
"' o a:: ...
'"-' ::E :::, ..J o >
o . "' <> "' a::
"' >
158
º,----=~~=-------------,
10
20
30
40
50
------... º;:.:_· 125 r------------------ ------
' '
' ' '
-----=----- --
0.1 1.0 10. 100. 1000. 10000. TEMPO(min)
FIG. ff-35-CURVA RECALQUE x TEMPO-ENSAIO ATRF4-5
159
t 50
AVIB-5
o - Cv
"' " 4 ~
N-..._ E u 40 ..
'o AV 19- 5
~ 35 ., " (J
" 30
> (J
2
o 1-z 20 w :E
"' "' z 15 w ATRA2-!5 AV17·!5 o ATRA3-5
"" VER E STA REGIÃO AMPLIADA w ATRF 3-!5 o NA FIG. IlZ: - 3 7
u: /\ w 5 o ATRAl-!5 u
o 0,02 0,1 1,0 10,0
PRESSÃO, pm (kg/cm2)
FJGTIZ::-36- CURVA Cv e Ch 3 • log Pm PROF.cm.' 7,5 a 8,0m
oss,CALCULADO PELO METO DO log
t e>
" "' N'-
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X
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(J
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2P
1,0
o op2 o,r
160
ATRA3-5
ATRF4-!5
ATRA4-5
1,0
2 PRESSAO, Pm ( Kg/cm ) ---
FIG.TI[- 3 7 -CURVA Cv e Ch x log Pm
o BS' e A L e u L A D D PELO ME TO D O log
ATRA 4-!5
ATRF4-!5
10,0
(/)
o N
"" > w o
w u õ z
4.0
2.0
+~ ~
1.0
º·º
.4 ~6 ~ -
1 l
.
-• 10
161
+ -0.. -+t-6 .+6 *
--l6 -P-t-
• 6 ~6
.6 ++
+
.6 ENSAIOS DE ADENSAMENTO
+ OEDOMETRICO VERTICAL
6 TRIAXIAL RADIAL DRENO TUBC PONTA ABERTA
• TRIAXIAL RADIAL DRENO TUBO
PONTA FECHADA
. . . -,- -,- .. .
-7 ' -· 10 10
PERMEABILIDADE (cm/seg) ---
FIG.Ill-38-CURVA em x log K PROF. = 7,'5 a 8,0m am
BASEADO EM c. CALCULADO PELO METODO log 1
1 "' "' ' N E u
> E
.. u
o: >
'w :E :, ...J o >
"' o .. o ...J
CD
162
0,5 ENSAIOS OE ADENSAMENTO TRIAXIAIS
RADIAIS
Q,4
0,3
(/) 0,2+-------"' "' o: a. :E o u
"' o
"' "' o u
AT RA3-5
ATRA4-5 0,1
ATRF 4-5
ATRA4-5
ATRA 3-5
o,o-1--........ ~+---+--+--+-+"""-l---~~1------+~1--11--t-t-+-+-l---~---1>-----+----11--t--+-~l-+i 0,02 0,1 110 'º·º
PRESSÃO , P m K g / e m2 )
FIG.TI[-39-CURVA mv xlogPm
mv CALCULADO COM TO TA L
-PROF. 0m.= 7 1 5 o 8 10 m
A DEFORMAÇÃO
0,032
1 "' o
<I 0,024
' w> <I
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º·ººº 01032
t C1 0,024 .2 <I
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8 w o
"' "' 8
0,02
FIG IlZ:-40 - CURVAS
163
ATRA3-5
AV3-5
ATRF3-5
0,1 1,0
PRESSÃO( kg/cm2)-----
Co, X log p PROF-om: 7,5 a 8,0m
164
FIG. ri[-41 - OCORRE N c IA D E DRENAGEM I N D E SEJA D A, ou "PARASITA", NO ENSAIO OEDOMETRICO COM ORE-
N A G E M "R A D I A L 1 N TER N A"
FIG.Il[-42-ENSAIO DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM
"p AR AS I TA"
165
o
10
20
~ ~ ., ::::, o ...J <[
V ., a:
30 •
40
50
OI 1.0 10. 1 O.
TEMPO(min)
PRESSÃO ( k
10 O.
0.10
o. 40
/cm•)
.......
' '
1.60
..... .......
..._ -
10000.
'
.....
-
FIG.TI[- 43- CURVA RECALQUE x TEMPO - EN S A 10 A O EN S.
COM DRENAGEM "p A R AS I T A"
20
18
16 E E
<[
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14 <[
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10
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166
3.0,,---------.-----------r----------,-----,
2-0
1,0
eh ( A V ( 90°))
1 D
•
ARE 4• 9
AV(90°> 1- 5
AV(9~3-5
AV (90°'.I 2- !5
AVS-5
AV 2 - 10
eh ( R. EXT.)
+ 6.
Â
O - P R O F. 0 m. =- 5 1 5 a 6 1 O m
• PROF.0 m=6,5 o7,0m
1 .
AV9-!5
AV 2-1 O
AV 3- !5
º'-+--+---+---+--H--+-++---+--l--+--+--++-+-H-----l--1---lr-t-++-l-+f----l 0,02 o, 1 1, 1 ·º
PRESSÃO, Pm ( Kg /cm2
) ---
FIG.Il[- 44- CURVA Cv e Ch x log Pm
' oes, CAL cu LA DO PELO METO D O 1 og t.
167
2,8
2,4 0-PROF.am., 5,5 a spm
E •-P ROF.am. ,s,5 a 7,0m >
u
"' E .c
1,6 (.)
o • <(
<> <(
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w a:: 0,8
º·º+--------+-----------+-----------! 0,02 0,1 1,0 1 ,o
P R E S SÃO , Pm ( Kg/ e m2)
F I G. TI[ - 4 5 - R E LAÇÃO chm/ CV X Lo g Pm m
t o,2
E •-ch3m ( TUBO PONTA ABERTA)/ Cvm "' .e u
0-Ch3m ( TUBO PONTA FECHA DA) /Cvm
"' E 2/4 "' o-ch3m ( TUBO PONTA ABERTA)/ ch3m ( TUBO PONTA FECHADA ) .e u
~
E > z 1,6
E
"' .c u
U)
w 0,8 'º (.).
<( _J
w a:
0,0+--+--1--;HH+++---+--+-l-+-+-H+<,----+--+--+-+-+--+-1-+-I 0,02 OJ 1,0 1 ,o
P R E S S ÃO , P m ( K g / e m2 )
FIG.Il[-46-RELAÇÕES e / e e h3 V m m
'" • .. N' E
u .. 'o
" ~
u
o ,-. z w :E .. C/)
z w o .. w o
"' w o u
168
AR E 4- 9
AR E 2-9
AR E 1- 5
ARE 3• 5
2,0
AR E 6-!5
1,0
ARE 5 - 9
eh ( R. EX'[)
~o - P R O f. am. : 5, 5 a 6, O m
.À.--• -PROf.am.=6,5 a7,0m
ARE2-9
A"E 4-9
ARE l-5
AR E 3-5
ARE 5-9
Ã.6.-AMOSTRAS IN D E FORMA O AS 8 DA O U A LI O A O E
OE
• D- A Mo s T R A s e o M P L E TA M E N TE AMOLGADAS NO LABORATÓRIO
0,0+--+--l-< __ ..... ...i.------+---+-+-t-+li----+--+----.......... +----1 10,0 0,02 0,1 1,0
PRESSAO, Pm (Kg/cm2)-~-
F I G. IS[- 4 7 - C u R V AS Ci, X LOQ
CALCULADO PELO METODO Lag
159
PACHECO SILVA
AUTOR
PELO AUTOR
----CURVA em X Log Kh
1
- - --cu R v A em x Lo g K v
3,0---~----f--+--+---r,,_____,___------j
E
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V)
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"' 0 2,0
"' !j u
1)/ o z
// /
/f/
1,o+----------+------------+------,r--------+--------1
PERMEABILIDADE (cm/seg)
F I G. TI[-4 8 - C U R V AS REPRESENTATIVAS DE VALORES DE
K, e K h APRESENTADOS EM TRABALHOS NACIONAIS
170
(\032 -r----------,-------------,------------"T""---,
t E
1 tJ 0,024 -o
o . .., :E
ENSAIOS ADENS. TRIAXIAL RADIAL
-•-•-DRENO TUBO PONTA FECHADA
-·-·- DRENO TUBO PONTA ABERTA
ENSAIO ADENS. OEDOMETRICO
--- DRENAGEM VERTICAL
.. ii: '1 o,o 1s+--------+------/-.!----l----l----\-'~'---------+----I
(.)
l!l I ~ / 8 0,008
"' / o
t:i /
CO(VALORES
8 ' o,oooL-------+------------+---_:::::1:.:1'. ____ .j... __ _J
1 E • (.)
o o "' :E
0,032-r----------,-------------,------------~---. ENSAIOS ADENS. OEDOMÉTRICO
DRENAGEM RADIAL
-•-•- DRENO TUBO PONTA f ECHADA PROF.cm. e 55 a 60m
-·-·- DRENO TUBO PONTA 0,024
+++ DRENO
.. o: .. o z ~ 0,016+--------+------j'-/---.f---,H,,-''<"'=---------+---i v
"' U)
a: " o (.)
"' o
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º·ººª
/ /
/
e-i-+ 0,000-1---+--+-iH--t-+-t-+---+--+--if--l-H--t-+-f----+--+-+-+-+-1-+-+-+----I
10,0 0,02 0,1 1,0
PRESSÃO ( kg/e m2)
FIG Il[-49 - CURVAS X log P
171
0,032..-----------,..------------.------------,.----,
e u1
0,024
-o o . w :E
<t a::
ENSAIOS ADENS. OEDOMETRICO
DRENAGEM RADIAL
-x-•-DRENO TUBO PONTA FECHADA
-·-·- DRENO TUBO PONTA ABERTA
+ + + DRENO TRADO HELICOIDAL
--DRENAGEM VERTICAL
'c3 0,016f---------+--------f.'fil-----l~c'\\:-----------t----t z a w "' o.: :E 8 0,008
w o
u.: w o u
DESCARREGAMENTO
CocVALORES NEGATIVOS~-
/ "'f. ~~
0,032.,...-------~-----------~------------,.-----.
E • u
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OBS: VIDE CONVENÇAO
0,024 ACIMA
=, 0,016 +---------+-------+.Pl----+-.,.,.--'~--------t-----1 u w
"' a: :E o u
w o
u: w o u
0,008
0,000
0,02
FIG . .Tiz::- 5 O - CURVAS
0,1
DESCARREGAMENTO
CCI( VALORES
1,0
PRESSÃO ( kg/cm2)
1 og P
10,0
172
V - Tentativa de Estudo dos Efeitos da Instalação
de Drenas de Areia - Tubo Ponta Fechada na Re
sistência ao Cisalhamento não Drenado
173
V - TENTATIVA DE ESTUDO DOS EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE DRE
NOS DE AREIA - TUBO PONTA FECHADA NA RESIS~NCIA AO
CISALHAMENTO NÃO DRENADO
V. 1 - INTRODUÇÃO
Quando um dreno de areia é instalado pela cravaçao por
percussão de um tubo com ponta fechada, um volume igual àquele
do tubo deve ser deslocado. Conseqüentemente, deve existir uma
forte perturbação em uma área anular pelo menos aproximadamente
igual à área transversal deslocada. Na realidade, ,em diversos
casos têm sido observadas perturbações ainda além desta área.
No capítulo II, item II.5, deste trabalho, são apresentados al
guns dos possíveis efeitos desta perturbação. Em relação à re
sistência ao cisalhamento do solo encontra-se na literatura que
uma redução na resistência nem sempre ocorrerá, mas que deve
ser considerada esta possibilidade, principalmente em solos sen ~ . si veis.
Como uma tentativa para conhecer o efeito da instalação
de drenas de areia - tubo ponta fechada na resistência ao cisa
lhamento da argila em estudo, foram realizados ensaios.de palh~
ta ( "vane") em laboratório ao longo da amostra contida no tubo
amostrador, com dreno de areia instalado no centro pelos méto
dos de cravaçao por percussão de tubo com ponta fechada e de tu
bo com ponta aberta e em amostra sem dreno instalado. Foram re
alizados também ensaios ao longo de uma amostra de um tubo amos
trador com três drenas instálados pelo método de tubo com ponta
fechada.
V.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO - EQUIPAMENTO
O equipamento de ensaio de palheta ("vane")utilizado foi
o fabricado pela Wykeham Farrance de tipo de laboratório, equ~
pado com um motor. O torque e a rotação da palheta são medidos
em graus. O primeiro é aplicado através da torsão de uma mola.
A palheta utilizada consistiu de quatro lâminas, cada uma com
2,54cm (lpol.) de altura e 1,27cm (1/2 pol.) de diâmetro.
174
Os procedimentos de instalação dos drenos de areia foram
descritos no capítulo IV, item IV.4. Para os ensaios de palheta
o material utilizado nos drenos foi areia pura.
A localização dos drenos de areia (diâmetro l,26crn)e .dos
ensaios de palheta em cada seção de amostra ensaiada .com ou sem
dreno instalado, assim corno, as posições das seções no tubo, os
10cm iniciais do solo no tubo não eram utilizados para ensaio,
estão apresentadas na figura (V.l).
A palheta era introduzida 2,50cm na amostra de argila
dentro do tubo, a qual foi extraída na profundidade de 4,50 a
5,0rn, dando-se então início ao ensaio.
Após a obtenção da resistência máxima, o que levava em
torno de 9 minutos, eram dadas quatro voltas completas na palh~
ta e um novo ensaio era realizado para determinar a resistência
ao cisalhamento do solo "amolgado". Este último ensaio era rea
lizado apenas em quatro dos oito ensaios "indeforrnado" realiza
dos em urna seção. Após a realização de todos os ensaios em urna
seção do tubo, eram retirados 6 a 7cm de material. Este cilin
dro de solo era cortado para constatar se havia conchas ou raí
zes. Existindo, este fato era anotado na folha de ensaios eco
mentava-se a possibilidade de influência no resultado do ensaio.
Em caso afirmativo, este não era considerado na apresentação
dos resultados. Procurou-se realizar ensaios o mais próximo po~
sível dos drenos de areia mas evitando-se distâncias próximas
demais, seja em relação ao dreno, seja em relação a outro en
saio. Durante os ensaios a amostra era coberta com papel celof~
ne para diminuir o ressecarnento, sendo feito ainda um acornpanh~
rnento visual, procurando-se ver se ocorria drenagem da água dos
poros do solo pelo dreno de areia, não se tendo observado esta
drenagem em nenhum ensaio.
O procedimento de ensaio foi o mesmo em todos os ensaios
de palheta realizados. O valor de "n" nas seçoes com um so dre
no foi aproximadamente 10, enquanto que nas seções com três dre
nos de areia "n" era igual a 5, O.
175
V.3 - RESULTADOS
O cálculo da resistência ao cisalhamento nao drenada., S , u
foi feito assumindo-se que a superfície de ruptura é um cilindro
de altura e diâmetro iguais aos das lâminas da palheta, a resi~
tência é completamente mobilizada ao longo desta superfície e
condições isotrópicas de resistência existem dentro da massa de
solo (Sh = Sv). A fórmula resultante para a resistência ao ci
salhamento é:
T s = u
li (H o2 + o3
2 6
sendo na palheta utilizada H = 2D, temos:
6 T 2 s = (kg/cm )
u -7-li D3
T = torque máximo (kg.cm)
H = altura das lâminas da palheta (cm)
D = diâmetro das lâminas da palheta (cm)
Nas figuras (V.2 e V.3) sao apresentados os valores de s .u
x dfstância do centro da seção transversal da palheta ao centro
da seção transversal da amostra (R), em cada seção de amostra ao
longo do tubo amostrador, com ou sem dreno de areia instalado.
Na figura(V.4)são apresentados os valores médios de S do solo u
"indeformado" e "amolgado" determinados em cada seção da amos
tra ensaiada.
V. 4 - DISCUSSÃO
Os resultados obtidos nos ensaios realizados nas seçoes,
onde um dreno de areia foi instalado ou naqueles realizados nas
seções com três drenas instalados, parecem mostrar que nao hou
ve influência da cravação de um tubo com ponta ·fechada ou com
ponta aberta nos valores da resistência ao cisalhamento da arg!
la para distâncias ao dreno de areia superi.ores ao raio do dreno.
176
Os resultados obtidos nestes ensaios porem nao sao con
clusivos devido principalmente ao pequeno número de ensaios rea
lizados, à dispersão de resultados inerente a este ensaio: e a
impossibilidade física (dimensão da palheta) de se realizar en
saios realmente próximos ao dreno.
Um fator importante é que a perturbação provocada pela
instalação de drenos de areia - tubo ponta fechada encontrada
por Hansbo (1960) foi proporcional ao comprimento e ao número
de drenos instalados, podendo portanto os resultados obtidos no
campo serem diferentes dos apresentados nestes ensaios de labo
ratório.
Vale salientar que no Cap.I, item I.5, a argila aqui em
estudo foi descrita como tendo uma sensibilidade,. St (resistê~
eia ao cisalhamento indeformada/resistência ao cisalhamento com
pletamente amolgada), variando entre 2 e 3. Pelos resultados ob
tidos nos ensaios de palheta ( "vane") em laboratório, realiza
dos neste trabalho e descritos neste capítulo, o valor de Sta
presenta-se entre 3,5 e 4,5. Arman e outros (1975) descrevem
que a resistência ao cisalhamento medida logo após serem dadas
várias voltas completas na palheta ("vane"), não é indicativa
da resistência ao cisalhamento do solo completamente amolgado,
não sendo desta maneira o valor de St calculado por este ensaio
representativo da sensibilidade do solo.
177
POSIÇÃO DOS ENSAIOS(R)
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2.4 2.0 2.0 2.4
N, 10.0
POSIÇOES DAS SEÇOES NOS TUBOS
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SOLO NÃO APROVEITADO
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SEÇÕES NO DESENHO Y-1
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O BS: J P ROfam.= 4,5 o 5 10 m
085:0S PONTOS ESTÃO PLOTADOS NO CENTRO DA HASTE oo"vANE"
F I G. Y. - 2 - C U R V A S Su X R
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179
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10 20 30 40 R
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oes, VER LOCALIZAÇÃO DAS SEÇÕES NO DESENHO Y-1 P R O 1' am. = 4, 5 a 5 , O m
F I G.Y - 3 - C U R V AS Su X R
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TUBO SEM DRENO TUBO C/ DRENO PTA FECHADA TUBO C/ORENO PTA ABEl'tTA
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o-•-sEçÃo
AMOLGADO-O
F I G. Y. 4 - S u A o ENSAIOS
S/DAENO INSTALADO
C/ D R EN O I N S T A L A D O
LONGO DO TUBO
DE PALHETA EM
A M OS T R A D O R - 5"
LABORATO,RIO
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0.2
TU 80 C/ TRÊS ORE NOS
lfil
VI - Conclusões - Resultados Representativos
e Sugestões para Pesquisa
182
VI - CONCLUSÕES - RESULTADOS REPRESENTATIVOS E SUGESTÕES
PARA PESQUISA
VI.l - INTRODUÇÃO
Neste capítulo são apresentados os resultados considera
dos representativos daqueles obtidos nos ensaios de adensamento
oedométrico realizados, assim como, as conclusões chegadas nes
te trabalho e as sugestões para pesquisas.
Os resultados sao representativos de ensaios com drena
gem vertical realizados em corpos-de-prova obtidos em amostras
extraídas nas profundidades 5,50 a 6,0m; 6,50 a 7,0m e 7,50 a
8,0m e de ensaios com drenagem radial nas profundidades 5,50 a
6,0m e 6,50 a 7,0m.
Na figura (VI. D é plotada uma curva ex log p típica, sen
do feita a reconstrução da curva de campo pelo método de SchmeE
tmann e são apresentados os valores médios de índice de compre
sao e de expansão, C e C , da razão de compressão e expansão. CR c s e CS, e seus respectivos desvios padrão s, e os valores médios
da pressão de pré-adensamento a , e da relação de pré-adensavm
mento (RPA1 obtidos nos ensaios com drenagem vertical.
Os valores médios e os valores limites dos coeficientes
de adensamento, Cv e Ch(radial externo), foram plotados em fun
ção da pressão média aplicada em cada estágio, e podem ser vis
tos na figura (VI. 2t .. A forma da curva dos valores médios é típi
ca das obtidas nos ensaios realizados.
As retas representativas (regressão linear) e as retas
limites dos pares de valores e x log permeabilidade vertical, K m V
(métodos log t e \/t) e dos pares e x log permeabilidade -m
horizontal, Kh (método log t), estão apresentadas nas figuras
tvr. 3 e VI. 4 l.
Nas figuras (VI. 5 e VI. 6) foram plotados os valores médios
e os valores limites do coeficiente de compressão secundária
183
Ca. , obtidos nos ensa·i-os com drenagem vertical e nos ensaios o:m
drenagem radial, em função da pressão aplicada. A forma da cur
va dos valores médios é típica das obtidas nos ensaios realiza
dos.
Em seguida sao apresentadas as conclusões e as sugestões
para pesquisas.
VI.2 - CONCLUSÕES
VI.2.1 - Nos ensaios de adensamento oedométricos com dre
nagem vertical (cap.III) foi verificado que ao se construir a
curva@. x log p utilizando-se a deformação final do adensamento
primário (d100 ) obteve-se maior facilidade na determinação do
ponto de menor raio de curvatura. O valor
apresentcu urna pequena variação, entre 0% a
encontrado para a vm
16% em relação ao
ªv determinado ao se utilizar a deformação final (df obtida en m
tre 24 e 48 hs), o que mostra que tanto um método quanto o ou-
tro são igualmente aceitáveis.
VI.2.2 - Foi visível nestes ensaios a existência
certo grau de pré-adensamento. Os valores da relação de
de um
pre-
adensamento (RPA) apresentaram-se bem constantes, principalmen
te os calculados utilizando Õv para d= df (RPA = 1,66), pare
cendo ser a causa do pré-adensWrnento existente o efeito do tem
po (adensamento secundário) devido ao próprio peso do material.
VI. 2. 3 - O efeito do amolgamento do corpo-de-prova na r~
lação ex p confirmou o que é descrito na literatura. o amolg~
menta da parte superior da amostra foi também confirmado.
VI.2.4 - Praticamente em todos os ensaios de adensamento
vertical e radial com relação 6 p/p = 1 realizados em corpos-de-prova indeformados constatou-se que as curvas deformação x
log tempo correspondentes às pressões de 0,05kg/cm2 (inicial) e
de 0,40kg/crn2
(próxima à ã ) não apresentaram a forma clássica V
m
da teoria de Terzaghi. Este fato, ocorreu também algumas vezes
184
2 na pressao de O, lOkg/cm . Tipos de curvas também di,scordantes
foram obtidas quando se apli.caram incrementas de cargas com re
lação líp/p < 1.
VI.2.5 - Os valores de C foram independentes das dimenv
soes dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios(H=2,0 e 3,0 cm).
VI.2.6 - As relações encontradas entre os valores médios
de e (método log t) da região de compressão virgem, obtidos em V
corpos-de-prova indeformados de boa qualidade; indeformados de
ma qualidade; e completamente amolgados .foram:
profundidade: 5,50 a 6,0m - 1,44/1,24/1.
profundidade: 6,50 a 7,0m - 2,0 /1,5 /1.
VI.2.7 - O amolgamento no corpo-de-prova provocou um au
mento nos valores decana região de recompressão e um descrês
cimo na região de compressão virgem. O valor máximo obtido pa
ra Ca foi hem menor. Portanto é necessário utilizar corpos-de
prava indeformados de boa qualidade para definir adequadamente
os valores de Ca.
VI.2.8 - Nos ensaios de adensamento oedométricos radiais
(cap.IV) praticamente não houve influência da instalação ou do
método de instalação do dreno de areia-mica nos valores dos re
calques obtidos. Nos ensaios de adensamento triaxial radial en
tretanto ocorreram maiores recalques ao se instalar o dreno pe
lo método tubo com ponta fechada, em relação ao inétodo tubo com
ponta aberta. Este acréscimo foi em geral pequeno e praticameg
te apenas nas pressoes menores ou próximas a o vm
VI.2.9 Os resultados dos ensaios de adensamento radiais
mostraram que a adaptação da célula de adensamento convencional
para· obtenção de drenagem radial interna pode acarretar erro bas
tante grande nos valores de eh determinados.
VI.2.10 - Na região de compressão virgem eh
maior que Cv' variando o valor da relação Ch/Cv de
foi sempre
1,5 a 2,5(m§_
185
dia 2, O) dependendo do- valor da pressao de adensamento e da pn,_
fundidade de obtenção das amostras. O valor de ch 3 foi também
sempre superior ao de cv' tendo a relação ch3/cv variadode 1,40
a 2,15 (média 1,65), dependendo da pressão de adensamento e do
método de instalação do dreno de areia-mica. Os valores médios
de ch3
foram sempre maiores ao se instalar o dreno pelo método
tubo com ponta aberta, em relação ao método tubo com ponta fe
chada, com uma diferença de 0% a 20% (média de 15%).
VI.2.11 - Os valores de eh foram dependentes das dimen
soes dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios. Na região de
compressão virgem os valores médios de eh obtidos nos corpos-d~
prova de diâmetro 8,7cm foram 25,5 a 9,0% (média 16,67%)maiores
que os obtidos nos corpos-de-prova de 5,08cm de diâmetro.Devido
ao pequeno número de ensaios em condição de se realizar estacxm
paraçao, e interessante a execução de novos ensaios para confir
mar este resultado.
VI.2.12 - Excluindo-se os ensaios oedométricos que apr~
sentaram valores bem mais altos para cet que aqueles encontrados
nos demais ensaios, o efeito da instalação de drenes de areia
mica foi aumentar os valores médios de ca" principalmente quan-' do instalado pelo método de cravação de tubo com ponta fechada.
Nos ensaios triaxiais, os valores médios de Cet, foram em geral
maiores ao se instalar o dreno pelo método tubo ponta fechada em
relação ao método tubo ponta aberta. Devido ao pequeno número
de ensaios realizados, entretanto, é necessário confirmar esta
conclusão com maior número de ensaios.
VI.2.13 - Os resultados obtidos nos ensaios de palheta
C"vane") realizados em laboratório (cap.V) parecem mostrar que
não houve influência sensível nos valores da resistência ao ci
salhamento da argila devido à cravaçao de um ou três tubos com
ponta fechada ou com ponta aberta, nas amostras ensaiadas. De
vido ao pequeno número de ensaios realizados e da dispersão ine
rente na obtenção de S , entretanto, é necessário confirmares-u
ta conclusão· com maior número de ensaios, se possível mais pró-
ximos do dreno-de-arei'.a.
186
VI.2.14 - Os resultados dos ensai.os de adensamento verti
cais e radiais, mostraram que ocorreram alguns efeitos perturba
dores, afetando as características da argila em estudo, ao se
instalar o dreno de areia-mica pelos três métodos aqui utiliza
dos. Contudo, estes efeitos nao foram grandes. E, quando os
métodos são comparados entre si, vemos que os efeitos provoca
dos pelo método tubo com ponta fechada foram pouco maiores que
os provocados pelos dois outros métodos, parecendo então ser vi
ável a utilização de drenas de areia - tubo ponta fechada na ar
gila aqui estudada. Entretanto, é necessário fazer-se compara
çoes no campo (aterro experimental) para confirmar esta conclu
são e permitir a realização de estudos técnicos o::mparativos mais
extensos, assim como, estudos econômicos comparativos.
VI.3 - SUGESTÕES PARA PESQUISA
Estudo do adensamento secundário. Realização de en
saios apropriados para conhecimento do valor de Cae
sua variação com o tempo,ao longo da profundidade do
depósito de argila. Realização também de ensaios nos
quais sejam aplicados descarregamentos compatíveisa:xn
aqueles que ocorrem no campo,ao se retirar um sobre
carregamento aplicado na técnica de pré-compressão.
(Ver Simons, 1965).
Realização de ensaios de adensamento com relação de
carregamento (&p/p) bem menor que um nas proximidades
de Õ , ao longo da produndidade, para melhor conheci V -
m menta de cr e da relação RPA. O tempo de aplicação
vm
destes pequenos incrementas sendo apenas o suficiente
para ocorrer o recalque devido ao adensamento primá
rio.
Realizar na argila investigada neste trabalho estudo
das características de adensamento entre a pressãoveE
tical efetiva existente no campo e a pressao que exi~
tirá devido à construção de um aterro sobre o depó
sito. Este estudo poderá ser feito através de ensai
os de laboratório, complementados pelas observações dos
187
aterros experimentais.
Estudo mais extenso do efeito do amolgamento parcial
dos corpos-de-prova nas características de adensamen
to do solo. Conhecimento do grau de amolgamento da~
mostra ao longo do tubo amostrador e seus respectivos
efeitos nas características de adensamento.
Construção de uma célula especial para realização de
adensamento com drenagem radial sem os inconvenientes
já relatados, inclusive com possibilidade de medição
da pressao na água dos poros.
Realização de ensaios de adensamento radial em corpo~
de-prova de diferentes diâmetros para definição do di
âmetro apropriado de ensaio para obtenção de eh.
Realização de aterros experimentais instrumentados p~
ra comparaçao "in situ" da eficiência de métodos de
instalação de drenos de areia e seus efeitos no solo.
t importante que seja incluido o método de cravação de
tubo com ponta fechada e pelo menos dois métodos que
nao provoquem deslocamento apreciável do solo,pois e~
tes últimos são bem diferentes entre si, e uma
sobo aterro sem dreno instalado.
área
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PRESSAO Kg/cm)---
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Cc 1,6 1 O O, O 2 5 PR O F. d = dt d = d,oo I m \
Cs o, 1 97 0,017 5, 8 O o, 333 0,365 1166 3 1,825
C R 0,360 0,017 6, 80 0,390 0,430 1, 6 6 O 1,83 O
Cs o, O 4 5 o, O 04 7,80 0,440 0,460 1,636 1, 71 O
FIG.TI - 1 - Cu R V A e , Log P T I P I C A E RESULTADOS ,
MEDI OS DE ENSAIOS OEDOMETRICOS VERTICAIS
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1,0 10,0
ESTA REGIÃO
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P R E S S ÃO , P m Kg / e m2
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190
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e -Kh / 0 -K, I o
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RETA REPRESENTATIVA / / E DOS VALORES DE Ky c9~ / a,
Log K,=0,9416 em - 9,613; / O / <n r =0,9824 o o
/ -/ N
"' > / / uJ o uJ
/ / (.)
/ -o -~ 2,0 Kv
RETA REPRESENTATIVA DOS VALORES DE Kh Log Kh, 0,824 em-9,0445; r=0,9521
RETAS LIMITE DOS VALORES DE Kh 1,Q>-1-------------+-----------------------"-----I
0,02 io-1
PERMEABILIDADE (cm/seg)---
FIG.3ZI-3- VALORES E R E T AS REPRESENTATIVAS DE
-oas,c, e eh CALCULADOS PELO METODO Logt
191
0-Ky ( M ETODO Log t)
+-Ky(MÉTODO VI
/
/ Á:)
/
/ /
t 3,ot--R-E_T_A_R_E_P_R_ELS _E_N_T_A=T=l=V=A==-/-//~/~=1;;z_1,~-///~---r-~
DOS VALORES DE Kv Ó, / / E ..
"' o N .. > w o w ~ o
.z
2,0
1,0
0,02
( M E·To DO Log 1) r5' ;oº :F'; º/ /
LogKv=0,9416em-9,613; ô /+; r=0,9824 /
/
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R ETA S
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/ /
/ R E T A R E P R E S E N T A T I V A DOS VALOR E S D E Kv (MÉTODO VI) Lo g K v = o, 9 5 2 6 em - 9,488 O ;
r=0,9858
LIMITE D OS VALORES D E Kv ( 1/T )
,0-1 ,o-6 P E R M E A BILIDA DE ( em / • e g )
flG.Il-4-VALORES E RETAS REPRESENTATIVAS DE ' ªm• Log Kv (METODOS Logt e VI)
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ADENSAMENTO VERTICAL
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VALORES
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0,032T--------,------------..-------------. ADENSAMENTO RADIAL INTERNO
DRENO TUBO PONTA FECHADA
0,024
VALORES
MÉDIOS
'~ 0,016+---- VALORES L I M I T ES o
z ::, (.J .... (J)
a: ::i; 8 0,008
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F I G. ]ZI - 5 - V A LO R E S
DE c"' x
DESCARREGAMENTO
Coe VALORES
1,0
PRESSÃO K g / e m2 )
, MEOIOS E VALORES
Lo g P
10,0
LIMITES
193
0,032..---------------------------------
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ADENSAMENTO RADIAL INTERNO
DRENO TUBO PONTA ABERTA
0,024
APENAS UM VALOR
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a: ~ o o,ooe u uJ o
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VALOR E.s ___ ,__/ MÉDIOS
O E SCA R REGAMENTO
/ Coe: VALORES ........ ...._ NEGATIVOS
' '+
VALORES
LIMITES
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0,024
0,008
ADENSAMENTO
DRENO TRADO
VALORES LIMITES
0,1
RADIAL INTERNO
HELICOIDAL
VALORES . MEDIOS
~ DESCARREGA- '+ ,-MENTO '
............. C«VALOREs',.._ +, NEGATIVOS 1
' / 1 ' 1
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1,0 PRESSÃO
2 Kg/cm )
F I G. TI - 6 - V A L O R E S LIMITES
MEOIOS
D E
E VALORES
Lo g P
10,0
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ARA
ARF
ART
ARAl-10
ARF3-5
ART2-10
ARE4-9
ATRÀl-5
ATRF3-5
AV
AV9-5
AV (90º)
AV (90º) 1-5
202
LISTA DE SÍMBOLOS
- Coeficiente de compressibilidade
- Ârea da seção longitudinal do corpo-de-prova
- Adensamento radial dreno tubo ponta aberta
- Adensamento radial dreno tubo ponta fechada
- Adensamento radial dreno trado helicoidal
ARA n91 diam = 10 cm am
ARF n93- diam am ::: 5 cm
ART n92 diam = 10 cm am
- Adensamento radial externo n9 4 - diam = 9 cm am
- Adensamento triaxial radial dreno tubo ponta aber
ta n9 1 - diam = 5cm am
- Adensamento triàxial radial dreno tubo ponta-fe-
chada n9 3 - diam = 5 cm arn,_,
- Adensamento vertical
- AV n9 9 - diam = 5 cm am
- Adensamento vertical com corpo-de-prova moldado
a 90°
AV(90°) n9 1 - diam = 5 cm am
- Índice de compressão
- Coeficiente de adensamento com compressao verti-
cal,! drenagem horizontal e vertical, respectiv~
mente
- Médias dos valores de eh e Cv,respectivamente
- Coeficiente de adensamento com drenagem e
pressao na direção horizontal de campo
AV (90°))
com-
(ensaio
- Coeficiente de adensamento com drenagem horizon
tal e compressão tri-dimensional
CR
c s
cs
c vs
c Cl
d e
d e
D
e e
G
H
H
H
H
l>H sec
203
- Média dos valores de ch3
- Razão de compressão
- índice de expansão
- Razão de expansão
- Coeficiente de expansao
- Coeficiente de compressao segundária
- Média dos valores de C Cl
Diâmetro do dreno de areia
- Diâmetro.externo do corpo-de-prova
Diâmetro de influéncia do dreno de areia
- Deformação total para um incremento de carga
- Deformação devido ao adensamento primário
um incremento de carga
- Diâmetro das lâminas da palheta ("Vane")
- Índice de vazios
- Base do logaritmo natural
para
1ndice de vazios médio e inicial, respectivamente
índice de vazios correspondente a a vm
- Densidade real dos graos
- Altura inicial da camada de solo
-" .Distância ·:máxima de drenagem na direção vertical
- Comprimento do dreno
- Altura das lâminas das palhetas ("Vane'')
- Média das semi-espessuras, inicial e final,
corpo-de-prova, para um incremento de carga
- Recalque devido à compressão secundária
do
- Recalque medido no campo em um determinado tempo,
t.
IP
K I K c w
L
m V
n
N.A.
p
p
P~onf
tip 1 V
ti 1 Pconf
p c
r
r
r
r e
r w
R
204
- Recalque medido no campo devido ao
primário
- !ndice de plasticidade
adensamento
- Coeficiente de permeabilidade do depósito argilQ
soe do dreno de areia, respectivamente
- Coeficiente de permeabilidade na direção horizon
tal e vertical, respectivamente
- Fator definido pela equação (IV.12)
- Coeficiente de compressibilidade volumétrica
- de/dw = re/rw = de/dd
- Nivel d'água
- Pressão vertical efetiva
- Intensidade da carga vertical
- Pressão confinante efetiva
- Pressão efetiva inicial no campo
- Pressão vertical efetiva
- Pressão vertical média efetiva
- Incremento de carga vertical
- Incremento de p' V
- Incremento de P~onf
- Pressão critica
- Coordenada radial
- Grau de correlação
- Relação de adensamento primário" (d100/df)
- Raio de influéncia do dreno de areia ou raio ex
terno do corpo-de-prova
- Raio do dreno de areia
Distância do centro da seçao transversal da pa
lheta ao centro da seção transversal da amostra.
RPA
s
s
s u
t
t p
t sec
T
T
Th ,T 90 V90·
Th T so' vso
u
u
u ,u r V
205
- Relação de pré-adensamento
- Espaçamento dos drenos de areia
- Desvio-padrão
- s na direção horizontal u
- Sensibilidade
- S na direção vertical u
Resistência ao cisalhamento nao drenada
- Tempo
- Tempo requerido para ocorrer o adensamento pri-
mário
- Tempo em que se deseja estimar o recalque secun
dário ( >t) p
- Tempo para ocorrer 50% e 90% do adensamento, res
pectivarnente
- Torque máximo
- Fator tempo
- T correspondente a 90% de adensamento com drena
gem na direção horizontal e vertical, respectiv~
mente
- T correspondente a 50% de adensamento com drena
gem na direção horizontal e vertical,respectiva
mente
- Excesso de pressao na agua dos poros em um deter
minado ponto, em algum tempo,t.
Excesso médio de pressao na agua dos poros
- u para drenagem radial e drenagem vertical, res
pectivamente
- u medido no campo por piezômetro
u ,u r V
u ,u r,v r,v
u
u
u ,u r V
w
z
t V
Yh, 'y sub
ºvo (J
vm
ºvm
çi1
µ
(Q)
206
- u para drenagem radial e drenagem vertical, res
pectivamente
- u eu para drenagem simultânea(radial e
cal)
- u inicial
verti
- Grau de adensamento em um determinado ponto, em
algum tempo,t
- Grau médio de adensamento
- U para drenagem radial e drenagem vertical, res-
pectivamente
- U para drenagem radial e drenagem vertical, res
pectivamente
- U e U para drenagem simultânea (radial e verti-
cal), respectivamente
- Umidade natural
- Coordenada no sistema retangular ou cilíndrico
- Deformação vertical ou volumétrica específica
- Peso especifico saturado e submerso do solo,res-
pectivamente
- Peso específico da água
- Fator definido pela equação (IV.5)
- Pressão vertical efetiva inicial no campo
- Pressão de pré-adensamento
- Pressão de quasi-pré-adensamento
- Diâmetro do corpo-de-prova
- Recalque devido à compressão secundária
- Coeficiente de Poisson
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