Modelo constitutivo para a previsão da resistência ao cisalhamento não saturada usando a curva de retenção de água de solos uni e multimodais

Abstract

A caracterização adequada das propriedades de resistência ao cisalhamento de solos não saturados é essencial para resolver uma variedade de problemas geotécnicos, incluindo a avaliação da capacidade de carga de fundações, a determinação da estabilidade de taludes naturais e diques de barragens, e o dimensionamento de estruturas de contenção. A determinação experimental da resistência ao cisalhamento não saturada é geralmente cara, demorada e desafiadora. No entanto, como a resistência ao cisalhamento de solos não saturados está fortemente relacionada ao teor de umidade presente no meio, bem como à sucção e às propriedades de retenção do material, é possível inferir que a resistência ao cisalhamento de um solo não saturado possa ser estimada a partir da Curva de Retenção de Água no Solo. Assim, dentro desta linha de pesquisa, neste trabalho propõem-se novos modelos para a previsão da resistência ao cisalhamento de solos não saturados unimodais e multimodais. Os modelos de previsão propostos baseiam-se na Envoltória de Resistência de Mohr-Coulomb modificada para solos não saturados, na função de retenção de água no solo, e nos parâmetros de resistência ao cisalhamento efetivo, coesão e ângulo de atrito. Com base nisso, também são definidos novos modelos de superfície de resistência ao cisalhamento não saturada e de coesão não saturada. Algumas aplicações desses modelos são apresentadas, mostrando um bom ajuste e representação em relação a dados experimentais da literatura. Neste trabalho, também é avaliado a influência do índice de vazios na retenção e na resistência de solos não saturados. Além disso, um modelo constitutivo hidráulico para solos multimodais é desenvolvido e apresentado. Os principais resultados da pesquisa permitem relacionar o comportamento físico, mecânico e hidráulico dos solos a partir da modalidade que eles apresentam, evidenciando uma possível aplicação prática que está sujeita a maiores validações, uma vez que fenômenos mais complexos como colapso, expansão e histerese não foram contemplados neste estudo. Apesar disso, pelas funções matemáticas e exemplos apresentados, acredita-se que a pesquisa desenvolvida possa contribuir para a difusão e a popularização de conceitos da mecânica dos solos não saturados, permitindo o uso de modelos de retenção para obter uma previsão do comportamento de resistência de solos no estado não saturado.