Metologia para determinação de parâmetros para solos não saturados utilizando ensaios com umidade conhecida

Abstract

De um modo geral, a determinação de parâmetros constitutivos para solos não saturados requer ensaios com controle de sucção ou que permitem a medida da sucção. Destacam-se neste caso, a técnica de translação de eixo, transferência de vapor ou técnicas osmóticas. Porém, de um modo geral, a grande maioria dos laboratórios de mecânica dos solos não dispõem destes ensaios e, mesmo quando dispõe, em todas essas técnicas o ensaio demanda um tempo muito longo para a obtenção dos resultados. Desta forma, é prática comum realizar ensaios denominados de “ensaio com umidades constantes” e estimar a sucção por meio da curva característica. Por outro lado, não existe a garantia que a umidade é constante durante o ensaio e, caso isso ocorra, a sucção nos poros será a mesma do início ou final do ensaio. Isso porque é um erro considerar que a sucção é controlada somente pela quantidade de água nos vazios, desprezando as variações que ocorrem no tamanho do poro onde a água está. Neste sentido, o trabalho apresenta uma proposta de metodologia de determinação de parâmetros para solos não saturados por meio da realização corriqueiros e ensaios simples, sendo que nesta metodologia é considerada que há a variação da quantidade de água armazenada no solo e, ainda, que mudanças no tamanho do poro produzem variações no estado de sucção. Para isso, foram realizados ensaios para determinar como ocorre a saída de água da amostras em condições semelhantes às de realização dos ensaios. Além disso, foi realizado um estudo da influência do índice de vazios na curva característica dos solos. De posse desses resultados, foi possível realizar as análises de ensaios de adensamento e de cisalhamento direto com diferentes teores de umidade inicial, e ainda determinar parâmetros e superfícies de estado que somente eram possíveis por meio de ensaios com controle de sucção. Finalmente, a metodologia se mostrou uma ferramenta viável para a aplicação dos conceitos de mecânica dos solos não saturados na prática de engenharia, sendo necessário, entretanto maiores estudos de modo a garantir sua acurácia e precisão. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

In general the determination of constitutive parameters for unsaturated soils requires tests with controlled suction or allows measurement of suction. In this case it is highlighted the technique of axis translation, steam transfer or osmotic techniques. But generally most laboratories of soil mechanics do not have these tests and even when they are available it takes a very long time to obtain the results. Thus, it is a common practice to perform tests called “tests with constant humidity” and estimate the suction through the characteristic curve. On the other hand, there is no guarantee that the humidity is constant during the test and, if this happens, the suction in the pores will be the same as in the beginning or the end of the test. It is a mistake to believe that the suction is controlled only by the amount of water in the voids, neglecting the variations that occur in the pore size where the water is. In this sense, this study presents a proposed methodology for the determination of parameters for unsaturated soils by performing ordinary and simple tests, and it is considered in this methodology that there is the variation in the amount of water stored in the soil, and also that the changes in the pore size produce variations in the state of suction. For this, tests were conducted to determine how the output of water samples occurs in similar conditions to tests results. Furthermore, a study on the influence of voids levels in the soil characteristic curve was conducted. With these results, it was possible to perform analysis of consolidation tests and direct shear tests with different contents of initial humidity, and also to determine the parameters and surfaces state that were possible only by tests with controlled suction. Finally, the methodology proved to be a viable tool for implementing the concepts of mechanics of unsaturated soils in engineering practice, and further studies need however to ensure its accuracy and precision.