[pt] Em países de clima tropical, como o Brasil, é comum a formação de solos residuais, que, por estarem expostos a períodos de seca após as chuvas, costumam encontrar-se não saturados em campo. Portanto, uma análise de estabilidade de um talude considerando o solo saturado não seria a mais condizente com a realidade em um caso destes, devendo ser considerado o acréscimo na resistência ao cisalhamento por conta da sucção na determinação do fator de segurança. Este trabalho teve como objetivo analisar a estabilidade de um talude composto por solo residual de granulito localizado no bairro do Santo Antônio Além do Carmo, Salvador, BA. O programa experimental contou com a coleta de material em campo para realização de ensaios de caracterização química, física e mineralógica, resistência e permeabilidade. A envoltória não saturada, de onde se obteve a relação entre o fluxo magnético e sucção mártrica, foi determinada através da função hiperbólica proposta por Vilar (2006). Com os parâmetros obtidos, foram realizadas as análises de infiltração e estabilidade. Os resultados mostraram que o mecanismo de ruptura provável associou-se à elevação do nivel de água provocado pela infiltração das águas provenientes das fortes chuvas dos dias 8 e 9 de novembro, bem como das águas servidas lançadas no talude pela população. A ação antrópica também se fez presente através de sobrecarga no talude provocada pelo peso das edificações. Conclui-se, então, que seria necessária a ação conjunta da chuva e fatores humanos para que haja uma situação de instabilidade no local estudado. / [en] In countries with a tropical climate, such as Brazil, the formation of residual soils is common, and because they are exposed to periods of drought after rainfall, they are often found unsaturated. Therefore, a stability analysis of a slope considering saturated soil would not be the most consistent in these case, and the increase in shear strength due to suction should be considered on the determination of the the safety factor. The objective of this work was to analyze the stability of a slope composed of residual granulite soil located in the district of Santo Antônio Além do Carmo, Salvador, BA. The experimental program included the collection of material in the field to perform chemical, physical and mineralogical characterization, resistance and permeability tests. The unsaturated envelope from which the relationship between magnetic flow and matric suction was determined by the hyperbolic function proposed by Vilar (2006). With the obtained parameters, infiltration and stability analyzes were performed. The results showed that the probable failure mechanism was associated to the elevation of the water level caused by the infiltration of the water from the heavy rains of November 8 and 9, as well as the wastewater thrown into the slope by the population. The anthropic action was also present through overloading the slope, caused by the weight of the houses. It can be concluded that it would be necessary the rainfall to work together with the human factors so it will happen an instabilization situation in the study site.

[pt] Solo é um material de construção sustentável que tem sido utilizado por milhares de anos. As normas técnicas e recomendações existentes referente à construção de terra são baseadas em número limitado de estudos e dependem de materiais, condições climáticas e tradições locais. A compreensão dos parâmetros que influenciam o comportamento do solo compactado quando o mesmo utilizado em paredes e colunaas é essencial para a interpretação dos dados experimentais. Diversos estudos recentes analizaram taipa de pilão do ponto de vista da mecanica de solos nçao saturados, observando o decrescimo da resistência com a diminuição da sucção, causada por exemplo pelo aumento da humidade do ar. Porém, não hã uma pesquisa semelhante pertinente aos blocos de solo compactado. O objetivo do presente trabalho foi verificar a influência do teor de argila, dencidade e sucção na resistência dos blocos de solo compactado. Foram utiliazdas quatro dosagens de solo artificial que consistiu de areia, pó de quartzo e argila caulitinitca. Para cada dosagem, amostras estaticamente compactadas na umidade ótima e no ramo seco foram ensaiadas variando-se a sucção. Ao contrário dos resultados encontrados comunmente na literatura, a resistência das amostras diminuiu com o aumento da sucção, enquanto a influência das condições climáticas como umidade e temperatura foram mínimas. As conclusões feitas no presente trabalho podem ser utilizadas nos projetos de construção sustentável com emprego de blocos de solo compactado. / [en] Soil is a sustainable construction material that has been used traditionally for thousands of years. In general, earth construction specifications are based on common knowledge. Existing recommendations tend to be supported by a limited number of studies and depend on local materials, climatic conditions and historical background. The lack of understanding of compacted soil behavior, in particularly its strength, may have prevented a wider application of earthen construction materials in housing. Understanding of the soil properties and parameters that influence its performance when used in walls and columns is essential for interpretation of experimental data. Recently a number of studies have analyzed rammed earth considering unsaturated soil mechanics, which suggest loss of strength following decrease in suction values, for example provoked by the increase in relative humidity. However, there is a lack of such research pertaining to compressed earth blocks (CEBs). The objective of this study was to verify the influence of clay content, density and suction on the strength of CEBs. Four soil mixes consisting of sand, quartz powder and kaolinitic clay were used. For each soil mix statically compacted samples with densities corresponding to optimum and dry of optimum moisture contents were tested for a range of suctions. Unlike reported in the literature, the results showed loss of strength following increase in suction values, while only small variations were registered for suctions corresponding to a wide range of RH and temperature conditions. The findings can be of use for specifications relating to construction of sustainable housing using CEBs.

[pt] Este trabalho apresenta a metodologia usada no acompanhamento do adensamento e do ressecamento de resíduos de mineração e processamento de bauxita, as lamas vermelhas. A proposta foi investigar métodos para obtenção de informações sobre efeitos do ressecamento solar no comportamento da lama, buscando identificar a transição da fase saturada para a não saturada destes materiais. A pretensão foi facilitar a incorporação destes efeitos a métodos de análise do ciclo de vida útil de reservatórios de disposição de rejeitos de mineração e processamento depositados sob forma de lama, e que em geral só consideram os recalques por peso próprio e/ou lançamento de novas camadas. Será possível, então, chegar a uma previsão mais realista de sua capacidade de armazenamento e de suas características finais, dados importantes para executar projetos mais racionais de reabilitação do depósito. Foram estudados cinco tipos de resíduos diferentes. Um, é constituído pelos rejeitos de lavagem de bauxita de uma mina localizada no estado do Pará, sendo composto somente de grãos sólidos e água. O segundo tipo é o resultado do processamento deste primeiro material, uma lama com fluido altamente básico (pH 14). Os outros dois são rejeitos de processamento de bauxitas de duas regiões diferentes do estado de Minas Gerais: um da região de Poços de Caldas, e o outro, da região de Ouro Preto, ambos com pH em torno de 14. Este último material, da região de Ouro Preto, é que foi utilizado em estudos anteriores da PUCRio. O último resíduo analisado é produto de uma neutralização feita nesta mesma lama de Ouro Preto antes de sua disposição final. Foram com estes dois últimos rejeitos que se realizou a maior quantidade de testes e análises, e eles, então, se constituíram os objetos principais da pesquisa. Foram executados ensaios de adensamento com deformação controlada, determinação de curvas características de sucção e secagem através de diferentes técnicas (papel filtro, tensiômetros etc); caracterizações especiais e ensaios de ressecamento em caixas de dimensões variadas, procurando simular o efeito da radiação solar nestes rejeitos, e ensaios de campo (medição de poropressões e coleta de amostras). Metodologias de execução e interpretação destes testes para estes materiais não usuais são propostos. O seu comportamento na transição da fase saturada para a não saturada foi acompanhado, tanto com relação à variação de volume quanto de resistência. Modelos empíricos são sugeridos, e podem ser usados para uma primeira previsão dos efeitos da exposição à secagem. / [en] This work presents the methodology used to study the consolidation and desiccation of bauxite wastes from mining and industrial processing. The aim is to understand the geotechnical behavior of these wastes launched as slurries in reservoirs and then, let do dry under solar exposure. Five types of residues are here considered. The first is an inert waste resulting from washing of bauxite in mining operations run in the North of Brazil. The other four are wastes resulting from the physicochemical treatment of the bauxite in alumina production industrial plants. Such treatment follows the worldwide known Bayer process. Three of these four wastes, which are usually named as red muds, are disposed with pH around 14. The other one is disposed after neutralization with sulfuric acid, under a pH around 8. Data of solar exposure effects on the muds behavior was obtained in order to determine parameters to be incorporated into consolidation models. Therefore, an improvement on predictions of the life cycle of the wastes reservoirs can be achieved. To study the transition between the saturated phase to the unsaturated one and to determine the geotechnical and geomechanics characteristics of the wastes, an extensive laboratory testing program was performed. This included CRD tests, monitored physical model tests and the determination of water retention curves for the wastes from fully wetted to dry conditions. Laboratory results are compared with those of field monitoring programmes and some empirical models are proposed.

[pt] A avaliação da estabilidade de taludes naturais em solos residuais envolve, em muitos casos, um considerável grau de incerteza devido a dificuldade em estimar ou conhecer as pressões neutras atuantes no talude. Muitas das incertezas consiste na determinação dos parâmetros de resistência para os solos envolvidos. Este trabalho consiste na estimativa das pressões neutras através de retro-análises de casos históricos brasileiros. Para isto, estudou-se o mecanismo de instabilização que causa a rotura do talude apenas pela perda total ou parcial da sucção, causada pela infiltração da água de chuva. Apresenta-se um breve relato sobre as metodologias de ensaios, bem como parâmetros de resistência ao cisalhamento em solos residuais. É feito um estudo sobre a sucção em solos, dando ênfase a relação sucção - umidade. Para realização das retro-análises foram escolhidos 7 casos históricos, devido a existência de informações sobre superfícies de rotura e parâmetros de resistência de boa qualidade. As retro-análises foram realizadas utilizando-se a envoltória de resistência proposta por Fredlund et alii (1978) para solos parcialmente saturados e a envoltória convencional para solos saturados. O método de Bishop simplificado é empregado para superfície de deslizamento circular, o método de Janbu simplificado para superfície não circular e o método teórico de talude infinito para superfície de rotura paralela a superfície do terreno. Em 4 dos casos históricos, encontrou-se a pressão neutra média mobilizada negativa, mostrando que a instabilidade pode estar associada apenas a redução da sucção. Em outros 2 casos, encontrou-se a pressão neutra média ligeiramente positiva e nos 3 últimos casos analisados, positiva. No estudo, é realizada uma investigação do efeito da distribuição da pressão neutra com a profundidade na análise de estabilidade. Os resultados não alteram a principal conclusão do estudo, isto é, a rotura nestes casos históricos pode estar associada a redução da sucção ou a baixos valores da pressão neutra. / [en] The evaluation of stability of natural slopes in residual soils involves in many cases a considerable degree of uncertainly due to the difficulty of estimating or knowing the pore pressure operating in the slope. Much less uncertainly however existis in determining the effective strength parameters for the soils involved. This work deals with the evaluation of pore pressures through back-analysis of brazilian case histories. In order to do partial loss of suction that are caused bu the infiltration of rain water. A report on the tests conducted in the laboratory is presented as well as a survey on shear strength parameters of residual soils. A study on suction in soils is also presented with enphasis in the relationship moisture- suction. Seven case histories were chosen in order to carry out the back-analysis. In these cases there was available and reliable information on the geometry of the failure surface and shear strength parameters. The strength envelope proposed by Fredlund et all (1978) for partially saturated soils and conventional strength envelope for saturated soils were used in the analysis. The simplified Bishops method was used for circular failure surfaces while Jambus simplified method was used for non-circular surfaces parallel to the slope surface. In four of the case histories analysed, negative mobilized pore pressures were found showing that the intability could be associated only to the reduction in suction. In two other cases the average pore pressure were slightly positive while in the last three cases, positive. A study has been carried out to investigate the possible effect of pore pressure distribution with depth on the stability analysis. The results did not alter the main conclusion of the study, i.e., at failure in these case histories pore suctions of low pore water pressures were generally operating.

[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] Para o conhecimento do estado de tensão natural do solo, expresso pelo coeficiente de empuxo no repouso (k0), emprega-se a realização de ensaios de laboratório em amostras indeformadas. A importância da determinação desse parâmetro para solos coluvionares diz respeito à aplicação em obras de engenharia que envolvam empuxo de terra e fundações. Existem correlações na literatura para a determinação de k0 que provém de pesquisas desenvolvidas considerando solos sedimentares, tipicamente de regiões temperadas ou frias. Ao lidar com solos coluvionares e residuais, típicos de regiões tropicais, não é condizente utilizar dessas correlações, visto que o k0 é afetado por vários fatores, tais como a sucção, grau de intemperismo, processo de laterização, entre outros que também afetam solos sedimentares saturados. Esse estudo analisa as amostras de solo coluvionar provenientes do talude da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). Para determinar o coeficiente de empuxo no repouso do solo coluvionar na condição não saturada, é utilizado um equipamento de parede flexível, com sistema de controle de sucção. Para avaliar a influência da sucção no valor do coeficiente de empuxo no repouso, cada amostra foi ensaiada sob diferentes teores de umidade: mais úmida, com sucção de 10 kPa; intermediária com sucção de 40 kPa; e mais seca, com 100 kPa. Os valores de k0 obtidos nos ensaios variaram de 0,19 a 0,24. O coeficiente de empuxo no repouso do solo coluvionar na condição saturada (sucção nula) também foi determinado usando um equipamento triaxial servo-controlado tipo Bishop-Wesley. O valor de k0 obtido para o solo coluvionar na condição saturada foi de 0,36. Os resultados obtidos seguiram, em parte, a tendência esperada. / [en] For the knowledge of the natural stress state of the soil, expressed by the coefficient of earth pressure at rest (k0), a laboratory test is used in undisturbed samples. The importance of the determination of this parameter for colluvium soils relates to the application in engineering works that involve buoyancy of earth and foundations. There are correlations in the literature for determination k0 that comes from researches developed considering sedimentary soils, typically from temperate or cold regions. In dealing with residual and colluvium soils, typical of tropical regions, it is not appropriate to use these correlations, since k0 is affected by several factors, such as degree of weathering, laterization processes and suction, among others that also affect saturated sedimentary soils. This research analyzes samples of a colluvium soil from the Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). For the determination of the coefficient of earth pressure at rest of the unsaturated colluvium soil, a flexible wall equipment, with a system of suction control was used. In order to evaluate the influence of suction on the value of the coeficiente of erath pressure at rest, each sample was tested under different moisture contents: wetter, with suction of 10 kPa; intermediate with suction of 40 kPa; and drier with 100 kPa. The k0 values obtained in the tests ranged from 0,19 to 0,24. The coefficient of earth pressure at saturated colluvium (null suction) was also determined using Bishop and Wesley type, servo-controlled triaxial equipment. The value of k0 obtained for the colluvium soil in the saturated condition was equal to 0.36. The results in both trials followed, in part, the expected trend.

[pt] O propósito do trabalho é avaliar a viabilidade técnica do uso de sondas tipo TDR e tensiômetros no monitoramento de encostas não saturadas. Com tais instrumentos, objetiva-se monitorar a variação da sucção mátrica e da umidade no solo em períodos chuvosos, visando aperfeiçoar os sistemas de alerta usados em áreas de risco e, consequentemente, minimizar perdas materiais e humanas. Para as medições, foram instalados uma estação meteorológica (munida de um pluviômetro, um datalogger, uma placa solar e uma antena para a transmissão de dados via internet), quatro sensores de umidade tipo TDR e um tensiômetro de alta capacidade em uma encosta localizada a montante da Faculdade de Medicina de Petrópolis, cidade da região serrana do estado do Rio de Janeiro. Foram registrados cerca de três meses de dados das sondas tipo TDR e, por conta de uma pane elétrica, apenas treze dias de dados do tensiômetro. As sondas tipo TDR apresentaram tempos de resposta rápidos, com nítidos aumentos de umidade volumétrica com o início de um evento chuvoso. Elas também apresentaram sensibilidade adequada para serem utilizadas em sistemas de alerta, sendo capazes de registrar alterações de umidade volumétrica com pequenos volumes de chuva. As curvas características encontradas através de ensaios de papel filtro mostraram um bom paralelo entre as sucções medidas diretamente pelo tensiômetro e aquelas obtidas indiretamente pelas sondas tipo TDR, através da conversão das umidades volumétricas em sucção. / [en] The purpose of this work is to evaluate the technical feasibility of using TDR probes and tensiometers to monitor unsaturated slopes. The objective is to monitor with these instruments the variation of matric suction and soil moisture during rainy periods, aiming to improve the warning systems used in hazardous areas and, consequently, to minimize human and material loss. For the measurements, a meteorological station (equipped with a rain gauge, a datalogger, a solar panel and an antenna for data transmission via internet), four TDR-type humidity sensors and a high capacity tensiometer were installed in a slope located in the University of Medicine of Petrópolis, city of the mountainous region of the state of Rio de Janeiro. Approximately three months of data were collected from the TDR probes and only thirteen days of tensiometer data due to a power outage. TDR-type probes showed fast response time, with clear increases in volumetric humidity with the beginning of a rainfall event. They also showed adequate sensitivity to be used in warning systems, being able to register changes in volumetric humidity with small precipitation amounts. The characteristic curves found by the filter method showed a good correlation with the suctions measured directly by the tensiometer and those obtained indirectly by the TDR probes, by converting the volumetric humidity into suction.

[pt] Neste presente trabalho buscou-se avaliar a características de resistência ao cisalhamento e da relação sucção-umidade de um solo tropical maduro encontrado no campo experimental II da PUC-Rio, localizado na cidade do Rio de Janeiro. Para a determinação da resistência ao cisalhamento deste solo, foram executados ensaios de cisalhamento direto em amostras submersas utilizando equipamento convencional e ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada em amostras com umidade natural. Os ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada foram executados utilizando o equipamento desenvolvido na PUC-Rio por de Campos (1988), na qual utiliza a técnica de translação de eixos desenvolvida por Hilf (1956) para o controle da sucção aplicada. Para a determinação da relação sucção-umidade, foram realizados ensaios para a medição da sucção utilizando-se o método do papel filtro. Através dos resultados deste ensaio foi possível a determinação da curva característica do solo em estudo. Foram realizados também ensaios de compressão diametral a fim de se estabelecer uma relação entre a resistência à tração deste solo versus sua sucção. Através da análise dos resultados experimentais, foi possível a determinação da envoltória de resistência ao cisalhamento em 3 dimensões considerando a proposta de Fredlund et al. (1978), na qual se baseia na utilização das variáveis de tensão (tensão normal n - ua) e (ua - uw). / [en] In this present work one searched to evaluate the characteristics of shear strength and the suction-moisture relation of a tropical mature soil found in experimental field II of PUC-Rio, located in the city of Rio de Janeiro. For the determination of the shear strength of this soil, direct shear test in submerged samples using conventional equipment and direct shear tests with controlled suction in samples with natural moisture had been executed. The direct shear tests with controlled suction had been executed using the equipment developed in PUC-Rio for De Campos (1988), in which it uses the technique of translation of axles developed by Hilf (1956) for the control of the applied suction. Tests for the measurement of the suction which uses the filter paper method was carried through for the determination of the suction-moisture relation. Through the results of this test, the determination of the soil-water characteristic curve of this soil was possible. Diametrical compression test had also been carried through in order to establish a relation between the tensile strength of this soil versus its suction. Through the analysis of the experimental results, the determination of the shear strength envelope in tri-dimensions was possible considering the proposal of Fredlund et al. (1978), on which it bases on the use of the variables of tension (normal tension n - ua) and (ua - uw).

[pt] No estado do Rio de Janeiro, os movimentos de massa em encostas passaram a representar um dos problemas mais importantes em geotecnia devido ao seu relevo acidentado, forma de ocupação e condições climáticas rigorosas. Visando identificar uma alternativa para avaliar encostas usando métodos não invasivos que possibilitem o trabalho em locais de difícil acesso, com rapidez e aquisição contínua de dados, neste trabalho é exposto uma análise teórica e prática deste processo de avaliação utilizando métodos geofísicos e o monitoramento contínuo da água no solo por meio de sensores. Os levantamentos geofísicos com uso do georadar e da análise multicanal de ondas superficiais para investigação da estratigrafia da encosta estudada, possibilitaram a identificação de três camadas: solo maduro, solo residual jovem e rocha. Para o monitoramento contínuo, são usados sensores de umidade volumétrica, sucção e um pluviômetro durante um período de 6 meses com a coleta de dados a cada 10 minutos. Com a interpretação dos dados coletados, verificou-se uma boa funcionalidade do monitoramento para avaliar as respostas de sucção e umidade volumétrica ao longo de períodos com intervalos irregulares de chuva. Os dados de precipitação e estratigrafia identificados são usados nas análises de infiltração e estabilidade saturada e não saturada, que possibilitaram a identificação de seções críticas com fator de segurança abaixo de 1,5, onde são necessárias intervenções para garantir a segurança da vizinhança. / [en] In the state of Rio de Janeiro, mass movements on slopes have become one of the most important geotechnical problems due to their rugged terrain, occupation and harsh weather conditions. In order to identify an alternative to evaluate slopes using non-invasive methods that enable work in hard to reach places, with rapid and continuous data acquisition, this paper presents a theoretical and practical analysis of this evaluation process using geophysical methods and continuous monitoring ground water through sensors. Geophysical surveys using georadar and multichannel analysis of surface wave to investigate the stratigraphy of the studied slope, allowed the identification of three layers: mature soil, young residual soil and rock. For the continuous monitoring, volumetric humidity and suction sensors and a rain gauge are used for a period of 6 months with data collection every 10 minutes. With the interpretation of the collected data, a good monitoring functionality was verified to evaluate the suction and volumetric humidity responses during periods with irregular rain intervals. The identified precipitation and stratigraphy data are used in the infiltration and saturated stability analyzes, which allowed the identification of critical sections with safety factor below 1.5, where interventions are necessary to ensure the safety of the neighborhood.