Comportamento de um solo residual de gnaisse sob compressão edométrica

Abstract

Os solos residuais são formados devido à decomposição da rocha, por ação de processos físicos e químicos, e não são transportados, permanecendo em seu local de origem. Os minerais presentes na rocha formam uma microestrutura rígida que influencia no comportamento tensão-deformação do solo residual formado. Quando estes solos são escavados e posteriormente compactados, como em aterros, por exemplo, os mesmos têm sua estrutura comprometida e mesmo sob igual porosidade tem comportamento diverso do solo indeformado. Nesse sentido este trabalho apresenta um estudo acerca dos efeitos da estruturação no comportamento de um solo residual de gnaisse da cidade de Joinville – SC. O estudo limita-se a investigar o comportamento sob compressão confinada. Foram executados ensaios que atingiram tensões verticais efetivas da ordem de 1500 kPa em corpos de prova indeformados obtidos em diferentes orientações, a fim de estudar a presença de anisotropia de rigidez, e corpos de prova remoldados (moldados em teor de umidade abaixo do limite de liquidez, igual à umidade natural) e reconstituído (teor de umidade acima do limite de liquidez, em estado lama) sob diferentes índices de vazios. Para quantificar a ação da estrutura sobre a rigidez do solo foram calculados os parâmetros de deformabilidade típicos de compressão edométrica, como coeficiente de adensamento, coeficientes de compressão, recompressão e descompressão, módulo edométrico e tensão de pré-adensamento “virtual”. Foram encontradas dificuldades para identificação de tensões que indicassem plastificação do material indeformado, apesar de ser possível calcular um valor como esse por meio das metodologias clássicas. Propôs-se o cálculo de recalques utilizando o módulo edométrico comparativamente ao uso da equação de Terzaghi para estimativa de adensamento. Essa proposta se fez interessante para este tipo de material pois o cálculo utilizando a equação que leva em conta o módulo edométrico não utiliza os valores encontrados para a tensão de pré-adensamento virtual do solo. De forma geral estes solos apresentam isotropia de rigidez sob compressão confinada e tensões de pré-adensamento virtual (ou plastificação) não são identificadas com clareza. Os solos apresentam variação crescente do módulo oedométrico (D) com a tensão vertical imposta, sendo esta variação logarítmica para o material indeformado e linear para o solo remoldado. Não é possível, na faixa de tensões estudada, estabelecer uma única linha de compressão normal, mas sim linhas paralelas afastadas entre si em’ função do índice de vazios inicial.

The residual soils are formed due to the decomposition of the rock, due to physical and chemical processes, and are not transported, remaining in their place of origin. The minerals present in the rock form a rigid microstructure that influences the stress-deformation behavior of the residual soil formed. When these soils are excavated and later compacted, as in landfills, for example, they have their structure compromised and even under the same porosity they have different behavior of the undisturbed soil. In this sense, this work presents a study about the effects of the structure on the behavior of a gneiss residual soil in Joinville - SC. The study is limited to investigate the behavior under confined edometric compression. Tests were performed that reached effective vertical stresses up to order of 1500 kPa in undisturbed specimens obtained with different orientations, in order to study the presence of anisotropy in terms of stiffness, and remolded specimens (molded at moisture content below the liquidity limit, equal to natural humidity) and reconstituted (moisture content above liquid limit, in mud state) under different void ratios.To quantify the role of the structure on the soil stiffness, the typical deformability parameters of the edometric compression were calculated as the coefficient of consolidation, the coefficient of compression, recompression and decompression, the edometric modulus and the virtual over consolidation stress. Difficulties were found in identifying the yield stresses that indicate plasticization of the undisturbed material, although it is possible to calculate such a value using classical methodologies. It was proposed to calculate the settlements using the edometric modulus compared to the use of Terzaghi equation for consolidation estimation. This proposal was interesting for this type of material because the calculation using the equation that takes into account the edometric module does not use the values found for the virtual over consolidation soil tension. In general, these soils exhibit isotropy in terms of stiffness under confined compression and virtual over consolidation stress (or yield stress) stresses are not clearly identified. The soils present increasing variation of the oedometric modulus (D) with the imposed vertical tension, being this logarithmic variation for the undisturbed material and linear for the remolded soil. It is not possible, in the stress range studied, to establish a single normal compression line, but parallel lines spaced apart as a function of the initial void index.