Estudo da resistência ao cisalhamento de um solo não saturado quando percolado por fluidos de diferentes constantes dielétricas

Abstract

Os trabalhos encontrados no campo da mecânica dos solos saturados e não saturados focam normalmente na caracterização de solos quando submetidos a diferentes teores de água e ar intersticial. Porém, as pesquisas voltadas para os impactos de fluidos diversos na resistência ao cisalhamento dos solos são raras e retratam as características de solos de países da Europa e do Oriente Médio, não considerando as peculiaridades observadas nos solos tropicais brasileiros. O objetivo deste trabalho foi estudar como a constante dielétrica afeta a resistência ao cisalhamento do solo. O solo utilizado foi o residual do granulito-gnaisse, de predominância argilosa, de vasta ocorrência na cidade de Salvador. Inicialmente o solo passou por caracterizações geotécnica, física e química. Os fluidos utilizados nas análises foram ar, diesel, etanol e água. Utilizando-se diferentes técnicas foi possível determinar a curva de retenção de água no solo. As curvas de retenção obtidas foram ajustadas pela equação proposta por Fredlund e Xing (1994). A resistência ao cisalhamento do solo foi inicialmente determinada para a condição saturada para cada tipo de fluido, através de ensaios triaxiais do tipo consolidado-drenado, executados em corpos de prova compactados na umidade ótima para água, na energia do Proctor normal. Para a saturação com água, diesel e etanol os corpos de prova compactados foram previamente secos ao ar e estufa. Para a água também foram realizados ensaios triaxiais com corpos de prova saturados logo após a compactação. Nas fases de adensamento e ruptura do ensaio triaxial aplicou-se tensões de confinamento de 50, 100, 200 e 400 kPa. Posteriormente, realizou-se ensaios triaxiais do tipo consolidado-drenado em corpos de prova não saturados, com sucção controlada de 100, 200, 300 kPa, para água, etanol e diesel, com tensão de confinamento de 50, 100 e 200 kPa. Todos esses ensaios triaxiais foram realizados em triplicata para possibilitar a aplicação de conceitos estatísticos para a definição das envoltórias de ruptura com níveis de confiança de 95%. Por fim, com o intuito de avaliar a resistência do solo, quando submetido a elevados níveis de sucção, foram realizados ensaios triaxiais em corpos de prova não saturados com água, em diferentes graus de saturação, com sucção conhecida a partir da curva de retenção do solo para a água, mas sem controle de sucção durante a execução dos ensaios. Estes ensaios triaxiais também foram do tipo consolidado-drenado. A partir dos resultados dos ensaios triaxiais saturados foi possível concluir que a resistência ao cisalhamento do solo é afetada pelo tipo de fluido de saturação, e sua magnitude varia de acordo com a polaridade de cada fluido, diminuindo com o aumento da constante dielétrica relativa dos fluidos intersticiais de forma não linear. Com os resultados dos ensaios triaxiais saturados e não saturados, com e sem controle de sucção, foi possível estabelecer um modelo matemático para ajuste dos resultados experimentais, baseado em uma função hiperbólica, cujo coeficiente determinação foi de 0,88. Por fim, a eficiência do modelo proposto foi testada aplicando-o no ajuste dos resultados experimentais de Machado (1998) e Oliveira (2004), cujos coeficientes de determinação obtidos também foram considerados satisfatórios.