Slide 4b - Resistência ao Cisalhamento 2023-1

1 Resistência ao Cisalhamento (Parte 4B) Mecânica dos Solos II – UERJ Fernando Eduardo Rodrigues Marques Ensaio CK0U (CKoUTC) Fase A – Consolidação Anisotrópica (K0) Fase B – Corte Não Drenado (Undrained) Trajetória em Compressão  3.11.3. Análise de resultados Parâmetros de resistência ao cisalhamento Mecânica dos Solos II – UERJ 1 2 2 s’hc = (shor- uback) s’vc = (svert - uback) shor = scâmara svert uback Fase A - Adensamento Ensaio CK0U (CK0UTC) t s s’hf = (shor - uf) s’vf = (svert - uf) shor = scâmara svcons uf= uback + Du Fase B - Corte Dsv svert s’hc s’vc shc svc uback =shf svf s’hf s’vf uf A B A B Tensões efetivas Tensões totais Parâmetros de resistência ao cisalhamento  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio CK0U (CK0UTC) t s s’h1 s’v1 sh1 sv1 Provete 1 s’h1 s’v1 Provete 2 s’h2 s’v2 Provete 3 s’h3 s’v3 Parâmetros de resistência ao cisalhamento  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 3 4 3 Ensaio CK0U (CK0UTC) t s s’h1 s’v1 sh1 sv1 Tensões efetivas Tensões totais Provete 1 s’h1 s’v1 Provete 2 s’h2 s’v2 Provete 3 s’h3 s’v3 f’ c’ Parâmetros de resistência ao cisalhamento  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ s’hc = (shor- uback) s’vc = (svert - uback) shor = scâmara svert uback Fase A - Adensamento s’hf = (shor - uf) s’vf = (svert - uf) shor = scâmara svcons uf= uback + Du Fase B - Corte Dsv svert  3.11.3. Análise de resultados t s’, s Representação no diagrama s´-t TE TT uback u Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio CK0U (CK0UTC) 5 6 4 Provete 1 s’h1 s’v1 Provete 2 s’h2 s’v2 Provete 3 s’h3 s’v3  3.11.3. Análise de resultados Representação no diagrama s´-t Parâmetros de resistência ao cisalhamento t s’, s 45º TT TE TT TT TE TE Linha K0 uback uback uback uf uf uf a a Parâmetros de resistência c’ = a/cosf’ f’ = arcsen(tga) Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio CK0U (CK0UTC) Exercício de aplicação Foram ensaios três provetes em condições não drenadas (ensaios CIU) tendo-se obtido os seguintes resultados: Adensamento Determine os parâmetros de resistência ao corte em tensões efectivas (c’ e f’). Provete A B C scons 300 400 500 uback 200 200 200 Dsv 146 191 239 Cisalhamento Du 56 126 176  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 7 8 5 Ensaio UU Fase A – Não consolidado (Unconsolidated) Fase B – Corte Não Drenado (Undrained) Sem medição de u  3.11.3. Análise de resultados Parâmetros de resistência ao cisalhamento Mecânica dos Solos II – UERJ Evolução do estado de tensão (“in-situ” – recolha – compressão isotrópica) Estado “in-situ” svo uo > 0 s’vo = svo – uo s’ho = sho- uo uo sho Estado anisotrópico Após a recolha do provete, o estado de tensão “in-situ” mantém-se ou sofre alteração?  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 9 10 6 Evolução do estado de tensão (“in-situ” – recolha – compressão isotrópica) u1< 0 Recolha u1 < 0 sv1 = sh1 = 0 s’v1 = s’h1= - u1> 0 Estado “in-situ” sho svo uo uo > 0 s’vo = svo – uo s’ho = sho- uo Estado anisotrópico Estado isotrópico Imediatamente após a recolha do provete sv= 0 sh= 0 Após a recolha, quais as tensões totais aplicadas no provete? E as pressões intersticiais? A descompressão induz a diminuição das pressões intersticiais  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ Evolução do estado de tensão (“in-situ” – recolha – compressão isotrópica) u1 < 0 u1 < 0 sv1 = sh1 = 0 s’v1 = s’h1= - u1> 0 Estado isotrópico Imediatamente após a recolha do provete sv= 0 sh= 0 Dscâm Du >0 Aplicação de uma pressão isotrópica Compressão Isotrópica O estado de tensão efectivo é alterado? s’ = (s1 + Dscam) – (u1 + Du) Du =Dscam s’ = –u1 = s’1 0 saturado  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 11 12 7 Evolução do estado de tensão (“in-situ” – recolha – compressão isotrópica) u1 < 0 Recolha u1 < 0 sv1 = sh1 = 0 s’v1 = s’h1= - u1> 0 Estado “in-situ” sho svo uo uo > 0 s’vo = svo – uo s’ho = sho- uo Estado anisotrópico Estado isotrópico Imediatamente após a recolha do provete sv= 0 sh= 0 Aplicação de uma pressão isotrópica Dscâm Du >0 Compressão Isotrópica s’ = –u1 = s’1  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ s’, s s’h1 s’v1 sh1 sv1 Provete 1 sh1 sv1 Provete 2 sh2 sv2 Provete 3 sh3 sv3 Ensaio UU t Tensões efetivas Tensões totais eaxial (%) q Parâmetros de resistência ao cisalhamento  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 13 14 8 Provete 1 sh1 sv1 Provete 2 sh2 sv2 Provete 3 sh3 sv3 Ensaio UU s’, s s’h1 s’v1 sh1 sv1 t Tensões efetivas Tensões totais ? c’ ? , f’ ? Só existe um círculo Parâmetros de resistência ao cisalhamento  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ Provete 1 sh1 sv1 Provete 2 sh2 sv2 Provete 3 sh3 sv3 Ensaio UU s’, s s’h1 s’v1 sh1 sv1 t Tensões efetivas Tensões totais fu = 0º cu Envolvente de ruptura em T. Totais t = cu + sn.tgfu = cu Parâmetros de resistência ao cisalhamento cu – resistência não drenada  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 15 16 9 Provete 1 sh1 sv1 Provete 2 sh2 sv2 Provete 3 sh3 sv3 Ensaio UU s’, s s’h1 s’v1 sh1 sv1 t Tensões efetivas Tensões totais fu = 0º cu Env. em T. Totais t = cu + sn.tgfu = cu Parâmetros de resistência ao cisalhamento  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio CID (CIDTC) Fase A – Consolidação Isotrópica Fase B – Corte Drenado Trajectória em Compressão  3.11.3. Análise de resultados Parâmetros de deformabilidade Mecânica dos Solos II – UERJ 17 18 10 Ensaio CID (CIDTC) Parâmetros de deformabilidade eaxial (%) Dsv Dsvrot Dsvrot 2 e1 Determinação do módulo de deformabilidade E’ Análise em T. Efect. Ds’radial = 0 Durante o corte Lei de Hook Dez = 1/E’ [Ds’z – n’(Ds’x+Ds’y)] Ds’x=Ds’y=0 E’ = Dsv1 e1 0 0 E’ para 50% da tensão de rotura E’ 1 Dsv1  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio CID (CIDTC) Parâmetros de deformabilidade eaxial (%) Dsv Dsvrot Dsvrot 2 e1 Determinação do coef. de Poisson n ’ Análise em T. Efect. Lei de Hook Dex = 1/E’ [Ds’x – n’(Ds’z+Ds’y)] eaxial (%) evol evol1 evol = eax + 2.erad erad= (evol – eax)/2 0 0 n’ = - E’ . Derad Ds’z = - Derad Deax Dsv1 E’ para 50% da tensão de rotura  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 19 20 11 Parâmetros de deformabilidade Valores típicos dos parâmetros de deformabilidade - E’, n’ E’ (MPa) Solo 2 – 15 5 – 25 15 – 50 50 – 100 Argila Muito mole Mole Média Dura 5 – 20 10 – 25 50 - 80 Areia Siltosa Solta Densa 50 – 150 100 – 200 Areia+gravilha Solta Densa 2 - 20 Silte n’ = 0,25 – 0,35  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio UU Fase A – Não consolidado (Unconsolidated) Fase B – Corte Não Drenado (Undrained) Sem medição de u Parâmetros de deformabilidade  3.11.3. Análise de resultados Mecânica dos Solos II – UERJ 21 22 12 Mecânica dos Solos II – UERJ Ensaio UU Parâmetros de deformabilidade eaxial (%) Dsv Dsvrot Dsvrot 2 e1 Determinação do módulo de deformabilidade Eu Análise Não Drenada Dsradial = 0 Durante o corte Lei de Hook Dez = 1/Eu [Dsz – nu(Dsx+Dsy)] Dsx=Dsy=0 Eu = Dsv1 e1 0 0 Dsv1 Eu para 50% da tensão de rotura Eu 1  3.11.3. Análise de resultados Ensaio UU Parâmetros de deformabilidade eaxial (%) Dsv Dsvrot Dsvrot 2 e1 Determinação do coef. de Poisson nu Análise Não Drenada Lei de Hook Dex = 1/Eu [Dsx – nu(Dsz+Dsy)] evol = 0 = eax + 2.erad erad= - eax / 2 0 0 Ensaio não drenado evol =0 nu = - Eu . Derad Dsz = Deax/2 Deax = 0,5 Dsv1 Eu para 50% da tensão de rotura Eu 1 Mecânica dos Solos II – UERJ  3.11.3. Análise de resultados 23 24 13 Parâmetros de deformabilidade Relação entre os parâmetros drenados e não drenados Sabendo que o módulos de distorção são dados por:  1 )' 2 E' G '  n =  ) u u u 1 2 E G  n = Como qrot = q’rot G’ = Gu nu = 0,5 3 G E u u =  ) 1 ' .E' 2 3 Eu  n = Mecânica dos Solos II – UERJ  3.11.3. Análise de resultados Exercício 3 A Figura 3 (a e b) mostra alguns resultados de ensaios de compressão triaxial realizados sobre 3 amostras indeformadas de um solo residual do granito. As amostras foram inicialmente consolidadas (adensadas) isotropicamente (s3c = 100, 200 e 400 kPa) e depois levadas à ruptura em condições drenadas, aumentando a tensão axial e mantendo constante a tensão radial. a) Determine os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo (pico e última). Comente os resultados obtidos. (Já resolvido) b) Admitindo para o solo um comportamento elástico linear até 50% da tensão de ruptura, determine, para a tensão de confinamento de 400 kPa, os parâmetros elásticos. Mecânica dos Solos II – UERJ 25 26 14 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 2 4 6 8 10 12 14 Extensão Axial (%) (s1 - s3) kPa s3 = 200 kPa s3 = 100 kPa s3 = 400 kPa Exercício 3 Mecânica dos Solos II – UERJ -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 2 4 6 8 10 12 14 Extensão Axial (%) dV / V (%) s3 = 400 kPa Exercício 3 Mecânica dos Solos II – UERJ 27 28 15 (considerações) s’p z OC NC A s’v1 eaxial (%) q s’v1 s’ t cu1  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ s’p z OC NC A s’v1 B s’v2 eaxial (%) q s’v1 s’v2 s’ t cu1 cu2 (considerações)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ 31 32 16 s’p z OC NC A s’v1 B s’v2 C s’v3 eaxial (%) q s’v1 s’v2 s’v3 s’ t cu1 cu2 cu3 (considerações)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ cu varia em profundidade, ou seja, em função da tensão efetiva Skempton (1957) 0,0037 (IP) 0,11 ' c vo u  = s Argilas N.C. Expressões empíricas ' 0,23 0,04 c c u  = s Jamiolkowski at al. (1985) Argilas ligeiramente sobreadensadas (considerações)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ 33 34 17 Se cu = f (s’) cu também depende do teor em água (w) Skempton e Northey (1953) cu (wP) = 100.cu (wL) cu = cu (wP) 10(-2.IL) Pode deduzir-se : IL – índice de liquidez [(w-wP)/IP] wP – Limite de plasticidade wL – limite de liquidez Se w aumenta IL aumenta cu diminui (considerações)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ Se cu varia em profundidade, ou seja com a tensão efetiva, qual a melhor forma de se calcular ? Ensaios “in-situ” (considerações)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ 35 36 18 Determinação “in-situ” do valor da resistência não drenada - cu      = 3 D .D 2.M 2 tmax H cu  Determinação de cu (“Van Test” / Molinete / Palheta)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ Determinação “in-situ” do valor da resistência não drenada - cu (“Van Test” / Molinete / Palheta)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ 37 38 19 Determinação “in-situ” do valor da resistência não drenada - cu Molinete autopenetrante Mecânica dos Solos II – UERJ (“Van Test” / Molinete / Palheta)  3.11.4. Resistência não drenada Determinação “in-situ” do valor da resistência não drenada - cu Aplicação do Momento Torsor (“Van Test” / Molinete / Palheta)  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ 39 40 20 Exercício de aplicação Foram ensaios três provetes em condições não drenadas (ensaios CIU) tendo-se obtido os seguintes resultados: Adensamento A resistência não drenada nestes três provetes é a mesma? Determine-a. Provete A B C scons 300 400 500 uback 200 200 200 Dsv 146 191 239 Cisalhamento Du 56 126 176  3.11.4. Resistência não drenada Mecânica dos Solos II – UERJ Dsv eax evol eax Aumento de volume Sobreadensado(OC) Normal/ adensado (NC) OC NC Diminuição de volume  3.11.5. Comportamento drenado de argilas Solos sobreadensados / normalmente adensados (triaxial) Mecânica dos Solos II – UERJ 41 42 21 Dsv eax Sobreadensado (OC) Normal/ consolidado (NC) evol eax Aumento de volume OC NC Diminuição de volume t s’ Dsv1 Dsv2 Dsv2 Dsv1 OC NC Para as mesmas tensões de adensamento o solo sobreadensado resiste mais que o solo normalmente adensado Solos sobreadensados / normalmente adensados (triaxial)  3.11.5. Comportamento drenado de argilas Mecânica dos Solos II – UERJ t s’ Provete 1 s’h1 s’v1 Provete 2 s’h2 s’v2 Provete 3 s’h3 s’v3 NC1 NC2 NC3 SOLO NORMALMENTE ADENSADO Solo N.C. c’ = 0 f’nc Env. NC f’nc (triaxial)  3.11.5. Comportamento drenado de argilas Mecânica dos Solos II – UERJ 43 44 22 t s’ Provete 1 s’h1 s’v1 Provete 2 s’h2 s’v2 Provete 3 s’h3 s’v3 NC1 NC2 NC3 SOLO SOBREADENSADO Solo N.C. c’ = 0 f’nc Env. NC f’nc OC3 OC2 OC1 Env. OC Solo O.C. c’oc > 0 f’oc < f’nc f’oc c’oc (triaxial)  3.11.5. Comportamento drenado de argilas Mecânica dos Solos II – UERJ t s’ Env. Sobreadensada / Env. Normalmente adensada Env. NC f’nc Env. OC f’oc c’oc O que representa este ponto ?  3.11.5. Comportamento drenado de argilas (triaxial) Mecânica dos Solos II – UERJ 45 46 23 t s’ Env. NC f’nc Env. OC f’oc c’oc Solo NC Solo OC s’p  3.11.5. Comportamento drenado de argilas (triaxal) Env. Sobreadensada / Env. Normalmente adensada Mecânica dos Solos II – UERJ Principais características do comportamento Normalmente Adensado / Sobreadensado Argila NC - Curva Dsv-eax sem pico - Diminuição de volume durante o corte - c’= 0 Argila OC - Curva Dsv-eax com pico - Aumento de volume durante o corte - c’ > 0 - f’oc < f’nc  3.11.5. Comportamento drenado de argilas (triaxial) Mecânica dos Solos II – UERJ 47 48 24 Dsv eax Du eax Sobreadensado(OC) Normal/ adensado (NC) OC NC Du > 0 Du < 0  3.11.6. Comportamento não drenado de argilas (triaxial) Mecânica dos Solos II – UERJ Principais características do comportamento Normalmente Adensado / Sobreadensado Argila NC - Curva Dsv-eax sem pico - Acréscimos positivos das pressões intersticiais - c’= 0 Argila OC -Curva Dsv-eax sem pico, mas com resistência superior - Acréscimos negativos das pressões intersticiais - c’ > 0 - f’oc < f’nc  3.11.6. Comportamento não drenado de argilas (triaxial) Mecânica dos Solos II – UERJ 49 50 25 • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais 1 – Efeito da variação da tensão total isotrópica Du Dscâmara câmara = B. Ds Du Parâmetro de Skempton da pressão intersticial  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 1 – Efeito da variação da tensão total isotrópica B = 1 1 + n.c c v s cv – coef. de compressibilidade do fluído intersticial; cs – coef. de compressibilidade do esqueleto sólido; n - porosidade. SOLO SATURADO cv << cs B = 1 SOLO NÃO SATURADO cv > cs B < 1 cam = Ds Du cam  Ds Du • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 51 52 26 1 – Efeito da variação da tensão total isotrópica SOLO SATURADO cv << cs B = 1 SOLO NÃO SATURADO cv > cs B < 1 cam = Ds Du cam  Ds Du • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 2 – Efeito da aplicação de uma tensão distorcional (s1-s3) scâmara Du Dsvert = (sv-sh) Aumento da tensão média Aplicação de tensões de corte • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 53 54 27 2 – Efeito da aplicação de uma tensão distorcional (s1-s3) scâmara Du Dsvert = (sv-sh)  )  3  1 3 - + A. = B. s s s D D D Du Parâmetros de Skempton da pressão intersticial • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 2 – Efeito da aplicação de uma tensão distorcional (s1-s3) Variação do parâmetro A durante o corte triaxial Du eax OC (OCR > 8) NC Du > 0 Du < 0 A eax OC NC A > 0 A < 0 v u A Ds D = ruptura Afnc Afoc Em geral, considera-se o valor na rotura, Af O parâmetro A é variável durante o corte • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 55 56 28 2 – Efeito da aplicação de uma tensão distorcional (s1-s3) Af Tipo de solo 0,5 a 1,3 Argilas normalmente consolidadas 0,0 a 0,5 Argilas ligeiramente sobreconsolidadas (OCR < 4) -0,5 a 0,0 Argilas fortemente sobreconsolidadas (OCR > 4) Variação do parâmetro A (na rotura) em função de OCR (Ensaios de compressão com aumento da tensão média) O parâmetro A também depende do tipo de trajetória de tensões, variando com esta Válidos unicamente para esta trajetória de tensões • Variação da pressão intersticial (u) em função da variação das tensões totais  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ Num ensaio triaxial de um provete de um solo argiloso, aplicou-se inicialmente uma pressão na câmara de 800 kPa, tendo-se medido uma pressão intersticial de 400 kPa. Sob condições não drenadas aumentou-se a pressão na câmara para 900 kPa, sendo a pressão intersticial resultante de 495 kPa. Então mantendo-se a pressão na câmara em 900 kPa aplicou-se uma carga axial até se obter uma tensão desviatória de 585 kPa, sendo agora a pressão neutra de 660 kPa. Calcule os valores dos parâmetros de pressão neutra. Problema de aplicação Resp: B = 0,95, A = 0,30  3.11.7. Parâmetros de Skempton da pressão neutra Mecânica dos Solos II – UERJ 57 58 29 Mecânica dos Solos II – UERJ Exercício 5 Uma amostra de argila saturada foi consolidada numa câmara triaxial com uma tensão isotrópica de 350 kPa. Essa consolidação foi efectuada aplicando uma contrapressão de 200 kPa. De seguida fechou-se a válvula e levou-se a amostra à ruptura aumentando a tensão axial. A ruptura foi atingida quando o acréscimo da tensão axial era de 110 kPa. Nesse instante a tensão neutra desenvolvida valia 280 kPa. Determine: a) os parâmetros da tensão neutra (parâmetros de Skempton) no momento da ruptura; b) a resistência não drenada do solo (cu ou Su); c) o seu ângulo de atrito (f’) em termos de tensões efectivas, admitindo que a argila é normalmente adensada; d) o valor da resistência não drenada obtida se a tensão de consolidação, em vez de 350 kPa, tivesse sido de 500 kPa. Erros nas estimativas dos parâmetros Perturbação das amostras Redução das características mecânicas, sendo esta redução mais significativa em argilas sensíveis. O módulo de deformabilidade não drenado, Eu, é geralmente mais afectado pela perturbação das amostras que a resistência não drenada, cu. Mecânica dos Solos II – UERJ 59 69 30 Anisotropia de resistência Principalmente nos casos em que é fundamental estudar diferentes trajectórias de tensões. Velocidade de aplicação das tensões de corte A velocidade de aplicação das tensões de corte nos ensaios é maior que a associada a qualquer obra, induzindo uma maior resistência não drenada. Erros nas estimativas dos parâmetros Mecânica dos Solos II – UERJ Mecânica dos Solos II – UERJ Ruptura progressiva Traduzida pelo facto de ao longo de uma superfície de deslizamento as deformações não serem uniformes, fazendo com que a resistência média seja inferior à resistência de pico. Reconsolidação das amostras A reconsolidação para as tensões “in-situ” pode implicar que o solo seja ensaiado para teor em água e índice de vazios inferior ligeiramente inferiores aos do solo inalterado. Assim os resultado laboratoriais tendem a sobrestimar as características mecânicas do maciço. Erros nas estimativas dos parâmetros 70 71 31 Mecânica dos Solos II – UERJ Exercício 6 Para a caracterização mecânica de uma argila realizaram-se dois ensaios triaxiais, um adensado não drenado e outro drenado, sobre duas amostras saturadas, cujos resultados são incluídos na Figura 4. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 s = (s1 + s3) / 2 ; s' = (s1 + s3) / 2 kPa t = (s1 - s3) / 2 kPa T. Totais T. Efectivas Ensaio 1 Ensaio 2 Mecânica dos Solos II – UERJ a) Identifique os ensaios. b) Atendendo aos resultados do ensaio 1: i) determine o valor da resistência não drenada; ii) determine os valores dos parâmetros da tensão neutra no momento da ruptura; iii) se o valor do parâmetro da tensão neutra, Af, fosse menor, o que aconteceria ao valor da resistência não drenada? Justifique convenientemente a sua resposta. c) Calcule os parâmetros de resistência da argila em termos de tensões efetivas (c’, f’)? d) Se uma terceira amostra da mesma argila for submetida a um ensaio drenado de extensão com aumento da tensão média, partindo de um estado de tensão de consolidação anisotrópico (s3c = s1c/2 = 75 kPa), qual o valor da tensão radial no momento da ruptura. 72 73 32 Mecânica dos Solos II – UERJ Exercício 8 A Figura 6 representa um maciço homogéneo de argila normalmente adensada com o nível freático à superfície. Sobre o maciço pretende-se construir rapidamente um aterro cujas dimensões são tais que provocam um aumento de tensão no ponto P de Dsv = 33,2 kPa e de Dsh = 10,8 kPa. Mecânica dos Solos II – UERJ a) Antes da construção do aterro, a resistência não drenada do maciço no ponto Q será menor, igual ou maior que a do ponto P? Justifique. b) Uma vez construído o aterro, diga, justificando, qual é a fase crítica em termos de estabilidade da obra: a situação imediatamente após a construção ou a situação a longo prazo? c) Admitindo para o parâmetro A um valor constante durante toda a fase construtiva de 0,5, marque num diagrama s-t e s’-t a evolução das tensões totais e das tensões efectivas entre o estado de repouso e o fim da consolidação associada à construção do aterro. 82 83 33 Mecânica dos Solos II – UERJ Exercício 7 Considere o perfil geológico representado na Figura 5. Para a caracterização da camada de argila foram colhidas duas amostras representativas, posteriormente ensaiadas num aparelho triaxial nas seguintes condições: Amostra Tipo Consolidação Contrapressão Pressão na câmara Rotura Pressão êmbolo Tensão neutra 1 Não Drenado Isotrópica 100 kPa 300 kPa 200 kPa 200 kPa 2 Drenado Isotrópica ---- 200 kPa 400 kPa ---- a) Determine os parâmetros de resistência ao cisalhamento em termos de tensões efectivas da argila considerada. b) Calcule os valores dos parâmetros da tensão neutra da argila no momento da ruptura. c) Justificando, diga qual deve ser o tipo da argila (sobreadensada ou normalmente adensada). d) Qual a resistência ao cisalhamento que exibirá uma amostra da mesma argila submetida a um ensaio de cisalhamento directo, supondo que este é realizado a uma velocidade muito lenta e sob uma tensão vertical de 100 kPa. Mecânica dos Solos II – UERJ e) Calcule a resistência não drenada de uma amostra saturada desta mesma argila, quando sujeita a um ensaio triaxial não drenado, com uma pressão de consolidação de 300 kPa. f) Calcule a carga máxima que um aterro com 8 m de largura e grandes dimensões longitudinais pode transmitir ao solo de fundação sem que ocorra rotura no ponto P. 89 90