Estudo do comportamento de misturas caulim-bentonita para utilização em ensaios de cisalhamento a grandes deformações

Abstract

Toda porção de solo está em constante movimentação, sejam elas por fatores naturais e ou provocados pela ação humana, que podem vir a ocorrer ou agravar rupturas já existentes. Para que se possa analisar a ruptura de um solo, estima-se um fator de segurança e através dele pode-se garantir ou não a sua estabilidade. O solo utilizado para o estudo dessa pesquisa foi produzido artificialmente em laboratório, confeccionado a partir da mistura caulim-bentonita, na proporção de material seco, de 80% e 20%, respectivamente. Propõe-se a adição de bentonita na mistura devido às suas propriedades expansivas quando em contato com água e o caulim, por ser um argilomineral que se apresenta relativamente estável na presença d’água. Para determinar as propriedades físicas da mistura, foram realizados ensaios de umidade higroscópica, densidade dos grãos, de plasticidade e liquidez, com auxílio de equipamentos disponíveis no Laboratório de Mecânica dos Solos (LMS) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Após caracterizada a amostra, foram moldados corpos de prova e realizados ensaios de cisalhamento direto. Duas técnicas de moldagem foram testadas: espatulamento e carregamento prévio. Os ensaios de cisalhamento direto foram executados com reversão, ou seja, após o primeiro deslocamento da caixa, a amostra foi descarregada e deslocada até a origem, sequencialmente procedeu-se novo carregamento e cisalhamento da amostra. Quando possível foram realizados 4 ciclos de cisalhamento em cada amostra, visando caracterizar o cisalhamento a deslocamentos maiores. Um talude fictício de inclinação X:Y foi utilizado na análise. Para ambos os métodos de moldagem do corpo de prova foram realizadas análises de estabilidade no programa GeoStudio para que se obtivesse o fator de segurança mais desfavorável para o talude fictício tanto para as tensões de pico, quanto pós-pico. Foi possível observar que, apesar de não ter sido caracterizado um comportamento residual, os diferentes métodos de moldagem resultaram em resultados ligeiramente distintos. Portanto, após os ensaios de caracterização e cisalhamento direto, essa pesquisa resultou em desenvolver um estudo aplicado à uma mistura de solo produzido artificialmente em laboratório.

Every portion of the soil is in constant modification, whether due to natural factors or caused by human action, which may occur or aggravate existing failure mechanisms. In order to analyze a failure mechanisml, a safety factor is estimated and through it can be guaranteed or not its stability. The soil used for the study was artificially produced from a kaolin-bentonite mixture, in the proportion of dry material, of 80% and 20%, respectively. The addition of bentonite to the mixture is proposed due to its expansive properties when in contact with water, and kaolin was used, as it is a relatively stable clay mineral in the presence of water. To determine the physical properties of the mixture, hygroscopic moisture, grain density, plasticity and liquidity tests were performed using equipment available at the Laboratory of Soil Mechanics (LMS) of the Federal University of Santa Catarina (UFSC). After characterization, specimens were molded and direct shear tests were performed. Two molding techniques were tested: spatulation and preload. The direct shear tests were performed with reversal cicles, that is, after the first displacement of the box, the sample was unloaded and shifted to the origin, sequentially loaded and shear. When possible 4 shear cycles were performed in each sample, aiming to characterize the shear at larger displacements. A fictitious slope was criated with X: Y inclination and used in a stability analysis. For both specimen molding methods, stability analyzes were performed in the GeoStudio program to obtain the most unfavorable safety factor using parameters obtained in peak and post-peak stresses. It was observed that, although no residual behavior was characterized, the different molding methods resulted in slightly different results. Therefore, after the characterization and direct shear tests, this research resulted in the development of a study applied to an artificially produced soil mixture in the laboratory.