[pt] O presente trabalho apresenta um estudo do comportamento mecânico de um solo argiloso e um solo residual, submetidos a ensaios com temperaturas entre 20ºC e 70ºC. O programa experimental envolveu ensaios de caracterização (limites de Atterberg), ensaios de adensamento com carregamento incremental (SIC), triaxiais não drenados (CIU) e de cisalhamento direto. Para a realização dos ensaios de limites de Atterberg, as amostras foram previamente aquecidas em estufa. Para a realização dos ensaios de adensamento, triaxiais e de cisalhamento direto, foram desenvolvidos sistemas de aquecimento, controle e distribuição térmica, para garantir ao corpo de prova uma uniformidade da temperatura preestabelecida. Uma metodologia de calibração do sistema de aquecimento foi desenvolvida para se determinar o tempo necessário para o equilíbrio térmico dos solos. Houve também a preocupação com a calibração prévia dos instrumentos eletrônicos da prensa triaxial (transdutores e célula de carga) na temperatura dos ensaios. Na faixa de temperatura estudada, o preaquecimento não têm influência nos resultados de limites do solo argiloso. Os ensaios de adensamento revelaram que o aquecimento leva a um aumento da compressibilidade do solo, assim como um aumento da velocidade de adensamento. Nos ensaios triaxiais, observou-se que o aumento da temperatura causa um aumento da resistência dos materiais, além de reduzir o excesso de poropressões gerado durante o cisalhamento não drenado. Os ensaios de cisalhamento direto confirmaram a tendência de aumento da resistência observada nos ensaios triaxiais, além de indicar uma redução da deformabilidade volumétrica durante o cisalhamento. / [en] The subject matter of this thesis is the study of the mechanical behavior of clay and residual soils subjected to a series of tests with temperatures ranging from 20 to 70ºC. The experimental program consisted of Atterberg limits, consolidation tests with incremental loading (SIC), triaxial consolidated undrained tests (CIU) and direct shear tests on both soil types under saturated conditions. Samples for Atterberg limit tests have been pre-heated in oven to the specified temperature. Heating control and thermal distribution systems have been specially developed for insuring an homogeneous temperature throughout the consolidation, triaxial and direct shear tests. The thermal balance times for the two soils were achieved by means of a calibration method developed for the heating system. Transducers and load cell calibration were carefully calibrated acording to the temperature range for the testing program. It may be concluded that pre-heating to temperatures below 70ºC has no influence on the Atterberg limits results for both soils. Consolidation tests have shown that heating on samples leads to an increase in compressibility and also on the coefficient of consolidation. From the triaxial tests it was observed that an increase in temperature leads to an increase in strength and to smaller excess porepressures during undrained shear tests. The increase in shear strenght with temperature observed on triaxial tests was also confirmed by direct shear tests. These effects were more significant in clay than in residual soil.

[pt] Um perfil de alteração de granito-gnaisse é estudado objetivando um melhor conhecimento das propriedades mecânicas e hidráulicas de solos residuais. A feição estudada encontra-se no município de Campo Magro, região Metropolitana de Curitiba. A região situa-se na borda da Bacia de Curitiba, acima de 900 metros, fortemente sujeita aos fenômenos tectônicos que deram origem à calha da Bacia. As investigações geotécnicas contemplam a caracterização física, química e mineralógica dos materiais. O comportamento dos solos no estado compactado e indeformado é analisado. Curvas características de sucção e de resistividade fornecem dados que auxiliam no entendimento das propriedades hidráulicas. A influência do intemperismo e da sucção são avaliados na resistência à tração e na resistência à compressão não confinada. Parâmetros de resistência em cinco diferentes níveis de intemperismo são apresentados. Ensaios de adensamento fornecem parâmetros de quebra da estrutura (yelding) dos solos. O comportamento tensão- deformação do solo mais intemperizado, no estado não saturado, é analisado através de ensaios triaxiais com medida de deformação local, em compressão axial com tensão controlada e deformação controlada. As conclusões da pesquisa permitem identificar a variabilidade de comportamento de resistência e compressibilidade, efeito do material de origem e intemperismo a que os solos foram submetidos. / [en] A granite-gneiss weathering profile is studied with the aim of achieving a better understanding of mechanical and hydraulic properties of residual soils. The site in focus is located at the city of Campo Magro, in Curitiba Metropolitan Area. The region under research lies at the border of Curitiba Basin, above 900 m of elevation, and it was heavily influenced by tectonic events that originated the basin. The geotechnical investigation comprised physical, chemical and mineralogical characterization. The soil behavior was assessed in both natural and compacted conditions. Suction and resistivity characteristic curves provide useful information for assessing the hydraulic properties. The weathering degree and suction levels influence are assessed in respect to unconfined compressive and tensile strength. The resistance properties are analyzed according five distinct weathering degrees. Consolidation tests are used for identifying yielding stress levels. Unsaturated triaxial tests with local strain measurements in both stress and strain control conditions are used to study the deformation behavior of the most weathered soil. The conclusions provide an overall assessment of the soil strength and compressibility variability, origin material influence and weathering evolution effects.

[pt] Neste trabalho se estuda a influência de um fluido alcalino na resistência ao cisalhamento de dois solos provenientes de Poços de Caldas-MG, sendo um deles um solo residual jovem de sienito e o outro um colúvio. Para tanto, elaborou-se um programa experimental que consistiu na execução de ensaios triaxiais CIU (solo residual jovem) e de cisalhamento direto (solo coluvionar), tanto com os solos no estado natural como contaminados. A contaminação dos solos se deu pela substituição total ou parcial do fluido intersticial por um licor cáustico, resíduo proveniente do processo do beneficiamento da bauxita. Ensaios de caracterização física, química e mineralógica, com os solos em ambos os estados, foram realizados com o intuito de auxiliar na análise dos resultados dos ensaios de resistência. Os resultados obtidos mostraram que os solos são suscetíveis à ação do licor, notando-se um decréscimo dos parâmetros de resistência. / [en] This work presents a study concerning the influence of an alkaline fluid in the shear strength of two soils originating from Poços de Caldas-MG, which one of them is a sienitic residual and the other a colluvium. For that, it was elaborated an experimental program consisting of the execution of CIU triaxial (residual soil) and direct shear (colluvium) tests. The tests were performed with the soils in the natural and contaminated states. The soils were contaminated through total or partial substitution of the pore fluids for a caustic liqueur, a residue originating from alumina production process. In order to provide better support for the analysis of strength tests results, it were performed physical, chemistry and mineralogical characterization tests, with the soils in both states. The experimental program results have shown that the liqueur causes loss of strength in both soils.

[pt] Neste trabalho, analisou-se a influência da sucção na resistência ao cisalhamento de um solo residual jovem de filito da região metropolitana de Belo Horizonte (MG). A fim de determinar a resistência ao cisalhamento do solo não saturado, foram realizados ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada em amostras indeformadas e teor de umidade natural. Foram feitos também ensaios de cisalhamento direto convencional, em corpos de prova indeformados e submersos. Tais ensaios foram executados com diferentes níveis de tensão. Determinaram-se as curvas de retenção de umidade através do método do papel filtro, para se obter a relação entre a sucção e o teor de umidade do solo. O programa experimental compreendeu também ensaios de caracterização geotécnica, análises químico- mineralógicas. A partir da análise dos resultados de ensaios de cisalhamento direto convencional e com sucção controlada foi possível estabelecer uma envoltória de resistência ao cisalhamento em três dimensões para o solo estudado, função das variáveis de tensão ((sigma)-ua) e (ua-uw). Também são apresentadas algumas considerações sobre a influência da sucção na compressibilidade do material. Por fim, fez-se uma comparação dos resultados obtidos para a resistência ao cisalhamento com estimativas indiretas através de formulações simplificadas que usam os parâmetros efetivos de resistência e a curva característica de sucção (i.e. Lytton, 1995; Vanapalli et al., 1996; Fredlund et al., 1996; Oberg e Sallfors, 1997), assim como com outros resultados encontrados na literatura técnica. / [en] This work intends to evaluate the influence of suction in the shear strength of a young residual filite soil from Belo Horizonte city, of Minas Gerais, Brazil. The experimental program included conventional tests of geotechnical, chemical and mineralogical characterization. The relationship between suction and water content of soil was obtained by the filter paper method and represented graphically by soil-water characteristic curves (SWCC). In order to determine the shear strength of unsaturated soil, direct shear tests with controlled suction were executed with soil samples in their natural state. In addition, conventional shear strength tests were performed with undisturbed and submersed specimens. Both types of tests were performed with different values of stress. From the analysis of the tests´ results it was possible to establish a three- dimensional shear strength envelope in function of the stress state variables ((sigma)-ua) and (ua-uw). Moreover, some considerations about the influence of stress variables in compressibility of soil are discussed. Finally, a comparison of the results obtained for the soil´s shear strength was made with different prediction models using the SWCC and the effective strength parameters (i.e. Lytton, 1995; Vanapalli et al., 1996; Fredlund et al., 1996; Oberg e Sallfors, 1997). The results were also compared with other data found in the literature.

[pt] O presente trabalho de pesquisa teve dois objetivos principais. O primeiro foi obter um índice geotécnico que permita avaliar o grau de intemperismo dos solos residuais. Para isto foram analisados dados correspondentes a perfis de alteração de Gnaisse característicos do município do Rio de Janeiro e executou-se a caracterização completa de um perfil específico de alteração de Gnaisse Facoidal. O segundo objetivo foi a determinação experimental das propriedades hidráulicas de solos tropicais não saturados. Como parte deste objetivo foram desenvolvidos novos instrumentos e modificados equipamentos existentes. A determinação da curva característica de sucção foi efetuada em seis solos residuais e em dois solos sedimentares. Na obtenção das curvas de retenção foram utilizadas as técnicas de translação de eixos, papel filtro e umidade relativa. Esta curva foi também definida a partir de resultados de ensaios de porosimetria de mercúrio. Avaliou-se a aplicabilidade dos modelos disponíveis na literatura no ajuste dos dados experimentais. A função de permeabilidade foi determinada em dois solos, um residual e um sedimentar, utilizando um permeâmetro de parede flexível com sucção controlada. Análises numéricas, efetuadas para avaliar o comportamento do equipamento utilizado, possibilitaram a definição de uma metodologia otimizada de interpretação dos resultados. A aplicabilidade dos modelos disponíveis na literatura na obtenção da função de permeabilidade foi analisada, tendo-se verificado a necessidade de introdução de mudanças nestas formulações para se conseguir reproduzir as medidas diretas efetuadas. / [en] The present research work had two main objectives. The first was to obtain a geotechnical index for measuring the weathering degree of gneissic residual soils. For that it were analyzed data corresponding to typical weathering profiles found in the municipality of Rio de Janeiro and executed a complete characterization of a specific weathering profile of facoidal gneiss. The second objective was to determine, experimentally, the hydraulic properties of tropical unsaturated soils. As part of that new instruments were developed and existing equipments were modified. Moisture retention curves were determined for six residual soils and two sedimentary ones. The axis- translation technique, the filter paper method and the relative humidity one were employed to obtain such curves. Data from mercury intrusion porosimetry tests were also used to define these curves. The applicability of models available in literature to adjust the obtained experimental data was evaluated. The hydraulic conductivity function was determined for two soils, one residual and one sedimentary. A suction controlled, flexible wall permeameter set up was used for that. Numerical modeling was implemented to evaluate the performance of the experimental set up. This provided means for an optimized interpretation of the testing results. The applicability of models available in the literature to obtain the permeability functions was evaluated, being found the need to introduce changes in their formulation in order to be able to reproduce the obtained experimental data.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3923778 bytes, checksum: ba62a28da9d2b1f975d52fa2873cd0bc (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The growing importance and use of groundwater turns out to be necessary to evaluate the vulnerability of groundwater to contamination, which can be an important tool for environmental planning. Such evaluation requires a characterization of the physical environment, especially related to its soil and aquifers physical properties, among which the hydraulic conductivity stands out. In this context, this research aims to study the hydraulic conductivity of soils and the assessment of natural vulnerability to groundwater contamination of the Palmital stream watershed, based on a detailed characterization of the study area, located in the rural part of Viçosa city. Furthermore, the research seeks knowledge on the hydraulic conductivity of the soil classes present on the watershed, which are representative of Zona da Mata region, to landfill leachate, in order to verify the possibility of solid waste disposal in natural soil in landfills located in the region hilltops. The characterization of soils hydraulic conductivity at depth was done by the completion of permeability tests in boreholes, in six points on the watershed. The study of hydraulic conductivity of soils also involved the collection of undisturbed soil samples to about 1,0 m deep, at five points on the watershed, with subsequent determination of physical characteristics and performance of variable head permeability tests at laboratory, using water and landfill leachate as fluids. The assessment of the aquifers pollution vulnerability was performed by applying the DRASTIC and GOD methods. The characterization of the study area revealed that the watershed is covered by gneiss residual soils and an unconfined aquifer. Regarding pedology, soils are classified as Red-Yellow Latosols, Red-Yellow Acrisols and Haplic Cambisols. The results obtained in field varied from 10-4 to 10-7 cm.s-1, demonstrating the heterogeneity in soil in relation to the hydraulic conductivity. The results of water permeability laboratory tests have shown that Acrisols have hydraulic conductivity of the order of 10-4 and 10-5 cm.s-1, lower than Latosols and Cambisols, which presented similar values, of the order of 10-3 and 10-4 cm.s-1. The results confirm the effect of the Latosols fabric in its hydraulic behavior compared with other soils with high clay content. The results of leachate permeability laboratory tests have shown that Cambisols have hydraulic conductivity of the order of 10-6 and 10-7 cm.s-1, lower than Latosols and Acrisols. The results of laboratory permeability tests have also demonstrate the hydraulic conductivity of studied residual soils to landfill leachate is lower than to water, mainly due to clogged pores, considering a leachate containing significant amounts of suspended solids. Regarding aquifers vulnerability assessment to contamination, the application of DRASTIC and GOD methods resulted in similar maps and showed the great influence of the depth to water table in the evaluation. The watershed is divided into areas of low and medium vulnerability, the latter being predominant in areas of lower altitude and less wavy relief, where the water table is shallow. In the medium vulnerability areas, there is a risk of groundwater contamination due to the improper disposal of domestic sewage and the presence of animal waste from pig sty, corrals and pastures show that, demonstrating the need for improvement in sanitary structure in the watershed. / A crescente importância e utilização das águas subterrâneas torna fundamental a avaliação da vulnerabilidade à contaminação de aquíferos, a qual pode constituir uma ótima ferramenta de planejamento ambiental. Tal avaliação exige uma caracterização do meio físico, especialmente relacionada às propriedades físicas dos solos e aquíferos, dentre as quais destaca-se a condutividade hidráulica. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivos o estudo da condutividade hidráulica dos solos e a avaliação da vulnerabilidade natural à contaminação dos aquíferos da sub-bacia do córrego Palmital, baseada em uma detalhada caracterização da área de estudo, localizada na Zona Rural do município de Viçosa. Além disso, a pesquisa visa o conhecimento sobre a condutividade hidráulica das classes de solo da sub-bacia, representativas da Zona da Mata, ao percolado de aterro sanitário, a fim de avaliar a possibilidade de disposição dos resíduos sólidos sem a adoção de impermeabilização de base em aterros sanitários localizados em topos de morro na região. A caracterização da condutividade hidráulica dos solos em profundidade foi feita através da realização de ensaios de permeabilidade (infiltração) em furos de sondagem, acima do nível d água, em seis pontos da sub-bacia. O estudo da condutividade hidráulica dos solos envolveu também a coleta de amostras indeformadas de solo a cerca de 1,0m de profundidade, em cinco pontos da bacia, com posterior determinação dos índices físicos e realização de ensaios de permeabilidade à carga variável em laboratório, usando água e percolado de aterro sanitário como fluidos. A avaliação da vulnerabilidade à contaminação dos aquíferos foi realizada utilizando os métodos GOD e DRASTIC. A caracterização da área de estudos mostrou que a sub-bacia é coberta por solos residuais de gnaisse e por um aquífero livre. Com relação à pedologia, os solos que cobrem a bacia são classificados em Latossolos Vermelho-Amarelos, Argissolos Vermelho-Amarelos e Cambissolos Háplicos. Os resultados obtidos em campo variaram de 10-4 a 10-7 cm.s-1, evidenciando a heterogeneidade da permeabilidade dos solos em profundidade. Os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade em laboratório utilizando água mostraram que os Argissolos possuem condutividade hidráulica da ordem de 10-4 e 10-5 cm.s-1, menores que os Latossolos e Cambissolos, os quais apresentaram valores próximos, da ordem de 10-3 e 10-4 cm.s-1. Os resultados obtidos nos ensaios de permeabilidade em laboratório utilizando percolado mostraram que os Cambissolos possuem condutividade hidráulica da ordem de 10-6 e 10-7 cm.s-1, menores que os Latossolos e Argissolos. Os resultados confirmam o efeito da estrutura dos Latossolos em seu comportamento hidráulico, se comparado com outros solos com elevada fração de argila. Os resultados dos ensaios de permeabilidade em laboratório mostraram ainda que a condutividade hidráulica dos solos residuais estudados ao percolado de aterro sanitário é menor do que à água, devido principalmente à obstrução dos poros, considerando percolados com quantidades significativas de sólidos em suspensão. Com relação à avaliação da vulnerabilidade de contaminação dos aquíferos da área, a aplicação dos métodos GOD e DRASTIC resultou em mapas parecidos e evidenciaram a grande influência da profundidade do lençol freático na avaliação. A sub-bacia é dividida em áreas de baixa e média vulnerabilidade, sendo as últimas predominantes nas áreas de menor altitude e relevo menos ondulado, onde o lençol freático é mais raso. Nas áreas de média vulnerabilidade, existe risco de contaminação das águas subterrâneas devido à disposição inadequada de efluentes domésticos e à presença de dejetos animais provenientes de pocilgas, currais e pastagens, demonstrando a necessidade de uma melhoria da estrutura sanitária na sub-bacia.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Estudos de fundações de obras de arte, como barragens de concreto-gravidade e barragens de terra, devem contemplar todos os esforços atuantes no maciço de fundação, principalmente as tensões e as deformações esperadas durante todo o processo construtivo e no período pós-construtivo. Quando essas estruturas são apoiadas sobre rochas de boa sanidade, a escolha do barramento geralmente favorece a implantação de barragens de concreto. Entretanto, quando os maciços de fundação são formados por solos, a opção técnica geralmente mais bem aceita é quanto à utilização de barragens de terra. Em ambos os casos, as análises de estabilidade e de deformação são desenvolvidas por métodos analíticos bem consolidados na prática. Nas condições mais adversas de fundação, seja em rochas ou em solos com marcante anisotropia e estruturas reliquiares herdadas da rocha-mãe, a utilização de modelos constitutivos anisotrópicos em análises por elementos finitos propicia simulações mais realistas dessas feições estruturais, contribuindo para o seu melhor conhecimento. O presente trabalho teve por objetivo demonstrar a utilização de um modelo constitutivo anisotrópico no estudo da fundação da Barragem San Juan, localizada na República Dominicana, que foi concebida como uma estrutura tipo concreto-gravidade apoiada sobre solos residuais jovens altamente anisotrópicos. Nessa obra, apesar de sua pequena altura, a presença marcante de descontinuidades ensejou um estudo mais detalhado do comportamento tensão-deformação da fundação, levando em conta o levantamento detalhado da atitude das descontinuidades presentes no maciço e os resultados de ensaios de resistência em planos paralelos e normais às descontinuidades. Para a estimativa de deformações, os respectivos módulos de Young (Es) foram estimados com base em correlações com a resistência à penetração SPT desenvolvidas nesta dissertação, a partir de um estudo estatístico baseado em várias publicações disponíveis na literatura. As análises numéricas por elementos finitos foram desenvolvidas através do programa Plaxis 2D, utilizando-se como modelo constitutivo aquele denominado The Jointed Rock Model, que é particularmente recomendado para análises de estabilidade e deformação de materiais anisotrópicos. Os resultados das análises numéricas foram comparados com as análises de equilíbrio limite elaboradas para o projeto executivo da referida barragem, pelo programa Slope, utilizando o método rigoroso de Morgenstern e Price, que se mostrou conservador. Os resultados das análises numéricas mostraram sua inequívoca versatilidade para a escolha de opções de reforço da fundação, através de dentes que objetivavam o aumento das condições de estabilidade da barragem.

A presente tese de doutoramento versa sobre o estudo das propriedades geotécnicas de solos residuais não saturados ocorrentes no município de Ubatuba, litoral norte do Estado de São Paulo. O estudo das propriedades geotécnicas foi realizado a partir de uma abordagem macro e micromorfológica, buscando estabelecer a relação existente entre a água presente no solo e sua variação sazonal. Os procedimentos e técnicas utilizadas permitiram diferenciar os horizontes de intemperismo quanto à microestrutura e porosidade, bem como caracterizar seus comportamentos físico e hídrico. Os ensaios geotécnicos, in situ e em laboratório, forneceram informações importantes sobre as propriedades dos materiais, tais como: índices físicos, distribuição granulométrica, limites de Atterberg, curvas de retenção de água e condutividade hidráulica saturada. Os dados registrados pelos equipamentos instalados no campo (pluviômetros, sensores GMS e FDR) permitiram avaliar a relação existente entre os eventos pluviométricos com a distribuição de umidade e sucção matricial ao longo dos perfis de alteração. Além disso, utilizouse metodologia geofísica de forma inédita na geotecnia brasileira para a determinação de perfis de umidade em solos residuais tropicais. Em termos gerais, os resultados obtidos permitiram estabelecer algumas relações entre as propriedades mecânicas e hidráulicas e as peculiaridades micromorfológicas dos horizontes de solos. Os resultados desse trabalho poderão ainda indicar áreas prioritárias para o monitoramento das variáveis climatológicas e geotécnicas, podendo fornecer apreciáveis subsídios para um futuro aperfeiçoamento dos parâmetros técnicos utilizados em Planos Preventivos de Defesa Civil (PPDC). / This doctoral thesis focusing on the study of the geotechnical properties of unsaturated residual soils occurring in the municipal district of Ubatuba, north coast of the State of Sao Paulo. The study of geotechnical properties was conducted from a macro and micromorfology approach, seeking to establish the relationship between the water present in the residual soil and its seasonal variations. The procedures and techniques enabled differentiate the horizons of weathering in relation to the microstructure and porosity, and characterize its physical-hydraulic behaviours. The laboratory and in situ geotechnical tests, provided important information about the properties of materials, such as: physical index, grain-size distribution, Atterberg limits, water retention curve and saturated hydraulic conductivity. The data registered by equipments installed in the field (pluviometers, FDR and GMS sensors) enabled to evaluate the relationship between the rainfall events with the distribution of moisture and suction matrix along the soil profiles. In addition, was used geophysical methodology in order unprecedented in brazilian geotechnical for the determination of moisture profiles in residual tropical soils. Overall, the results allowed establish some relationship between the hydraulic and mechanical properties and the micromorphological peculiarities of the horizons of soils. The results of this study may also indicate priority areas for monitoring the climatological and geotechnical variables, and may provide appreciable subsidies for a future improvement of the technical parameters used in Civil Defense Prevention Plans (PPDC).

[pt] A necessidade da determinação do comportamento tensão-deformação de solos sob carregamento para fins de projeto de Engenharia exige o conhecimento prévio do estado natural de tensões ao que o solo está imposto. Quando se trata de solos residuais tropicais, este desafio amplia-se ainda mais devido à ação do intemperismo e variação de umidade. O estado natural do solo é usualmente expresso pelo coeficiente de empuxo no repouso (K0). Para a determinação de K0 três classes de métodos são utilizadas: métodos de correlação, de determinação in situ e em laboratório. Neste estudo, é utilizada uma célula rígida com sistema de controle de sucção para a obtenção de K0 em laboratório. Foram analisadas três amostras de solo residual de Gnaisse com diferentes graus de intemperismo, provenientes de São Conrado, Rio de Janeiro, denominadas: solo residual jovem (SRJ); solo residual de transição (SRT); e solo residual maduro (SRM). Para a análise da influência da sucção no valor do coeficiente de empuxo, cada amostra de solo foi ensaiada sob três diferentes condições de umidade, que tentaram representar as seguintes condições: mais úmida, com sucção de 10 kPa; intermediária, com 40 kPa de sucção; e mais seca, com 100 kPa. Os valores de K0 obtidos nos ensaios variaram de 0,50 a 0,65. Os resultados seguiram, em parte, a tendência esperada. Entretanto, devido à heterogeneidade do material estudado, é necessário realizar repetições dos ensaios a fim de obter dados representativos. / [en] The necessity to determine the stress-strain behavior of soils under loading for the purpose of engineering projects requires early knowledge of the natural state of stress that acting on the mass of soil. When it comes to tropical residual soils, this challenge is even greater due to weathering and moisture variation. The natural state of the soil is usually expressed by the coefficient of earth pressure at rest (K0). For the determination of K0 three classes of methods can be used: correlation meth-ods, in situ determination and laboratory tests. On this research, one rigid cell with system of suction control is used to obtain values of K0 in laboratory tests. Were analyzed three samples of Gneiss residual soil with different degrees of weathering. The samples were provenient to São Conrado, Rio de Janeiro and namely: young residual soil (SRJ), transition residual soil (SRT) and mature residual soil (SRM). To evaluate the influence of suction on the value of coefficient of earth pressure at rest, each sample of soil were tested into three different levels of moisture which correspond of following conditions: more humid, with suction of 10 kPa; interme-diate, with 40 kPa of suction; and more dry, with 100 kPa. The K0 values obtained in the tests ranged from 0,50 to 0,65. In general, the results attended the expected trend. However, due to the great heterogeneity of the studied material, it is neces-sary to perform repetitions of tests in order to obtain representative data.

[pt] A presente dissertação tem por objeto a análise teórica - comparativa, implementação computacional e avaliação da capacidade de simulação dos modelos constitutivos para solos, com ênfase nos solos não saturados. Primeiramente, são analisados os modelos básicos, clássicos e avançados formulados para solos saturados ou secos, assim como os modelos desenvolvidos para solos não saturados, incluindo também alguns modelos para solos estruturados. A seguir, e para testar a sua capacidade de modelagem, são implementadas as matrizes constitutivas de alguns dos modelos analisados para a retroanálise e previsão de comportamento de três solos residuais na condição saturada e não saturada. Como complemento da pesquisa, um dos modelos é utilizado na simulação de provas de carga com placa em solo residual pelo MEF, para os casos de saturação e umidade natural. Finalmente, são apresentadas organizadamente as conclusões gerais e particulares obtidas, assim como sugestões para futuras pesquisas no tema do presente trabalho. / [en] The objective of this thesis is to present a critical review of the main constitutive soil models published in the literature, discussing and evaluating their abilities to simulate the mechanical behavior of geological materials under the theoretical and numerical points of view, with emphasis on unsaturated soils. Firstly, some basic, classical and advanced soil models are presented and discussed, as well as a few other recent constitutive relationships specially developed for unsaturated and structured materials. In the sequence, in order to assess the efficiency and overall performance of some selected models, the respective constitutive matrices were numerically implemented for prediction and back-analysis of the response of three residual soils, in saturated and unsaturated conditions. As a complement of this research, one of the soil models is used to simulate the results of some plate load tests on a residual soil deposit through the finite element method. Finally, the general conclusions of this work are presented and some suggestions are made to aid future research in the area of soil modeling.