Orientador: Marcílio Vieira Martins Filho / Banca: Diego Silva Siqueira / Banca: Zigomar Menezes de Souza / Banca: Rogério Teixeira de Faria / Banca: Renato Farias do Valle Junior / Resumo: A capacidade de transporte de sedimentos (Tc), a erodibilidade em sulcos (Kr) e a tensão cisalhante crítica do solo (c) são utilizadas em diversos modelos de predição da erosão, como o WEPP - Water Erosion Prediction Project. O objetivo deste trabalho foi propor calibrar e avaliar equações, como a de Yalin e a simplificada de FINKNER, para determinar a capacidade de transporte de sedimentos e, por consequência, a erodibilidade em sulcos e a tensão cisalhante crítica de um Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa. Aos resultados permitiram obter que equações para estimar a capacidade de transporte de sedimentos (Tc), em função da tensão cisalhante do escoamento, têm maior eficiência para predizer Tc, para o Latossolo estudado, quando comparadas com as equações que consideram a potência do escoamento. A Equação de Yalin permitiu estimar Tc e estabelecer valores para a erodibilidade em sulcos e tensão cisalhante crítica. Para o Latossolo Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa, as taxas de desagregação foram lineares para com as tensões cisalhantes, e o valor de erodibilidade em sulcos (Kr) foi de 0,0025 kg N-1 s-1 e para a tensão cisalhante crítica (c) foi de 2,560 N m-2 / Abstract: The sediment transport capacity (Tc), the erodibility in grooves (Kr) and the critical shear stress of the soil (c) are used in many prediction of erosion, as the WEPP - Water Erosion Prediction Project. The objective of this study was to propose, calibrate and evaluate equations, such as Yalin and simplified FINKNER, to determine the sediment transport capacity and, consequently, the erodibility in grooves and the critical shear stress of an Oxisol clayey. The results provided that equations to estimate the sediment transport capacity (Tc) as a function of the flow shear stress, are more efficient for predicting Tc Latossol to study compared with equations that consider the power flow. The equation Yalin allowed to estimate Tc and set values for the erodibility in grooves and critical shear stress. For Rhodic Latosol clay texture, breakdown rates were linear with the shear stress, and the erodibility value in grooves (Kr) was 0.0025 kg N-1 s-1 and the critical shear stress (c) was 2.560 N m-2 / Doutor

Made available in DSpace on 2015-10-06T13:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-28. Added 1 bitstream(s) on 2015-10-06T13:19:13Z : No. of bitstreams: 1 000848909.pdf: 981217 bytes, checksum: 16e47178546766a7bcc6a94215a1cd2c (MD5) / A capacidade de transporte de sedimentos (Tc), a erodibilidade em sulcos (Kr) e a tensão cisalhante crítica do solo (c) são utilizadas em diversos modelos de predição da erosão, como o WEPP - Water Erosion Prediction Project. O objetivo deste trabalho foi propor calibrar e avaliar equações, como a de Yalin e a simplificada de FINKNER, para determinar a capacidade de transporte de sedimentos e, por consequência, a erodibilidade em sulcos e a tensão cisalhante crítica de um Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa. Aos resultados permitiram obter que equações para estimar a capacidade de transporte de sedimentos (Tc), em função da tensão cisalhante do escoamento, têm maior eficiência para predizer Tc, para o Latossolo estudado, quando comparadas com as equações que consideram a potência do escoamento. A Equação de Yalin permitiu estimar Tc e estabelecer valores para a erodibilidade em sulcos e tensão cisalhante crítica. Para o Latossolo Latossolo Vermelho distroférrico textura argilosa, as taxas de desagregação foram lineares para com as tensões cisalhantes, e o valor de erodibilidade em sulcos (Kr) foi de 0,0025 kg N-1 s-1 e para a tensão cisalhante crítica (c) foi de 2,560 N m-2 / The sediment transport capacity (Tc), the erodibility in grooves (Kr) and the critical shear stress of the soil (c) are used in many prediction of erosion, as the WEPP - Water Erosion Prediction Project. The objective of this study was to propose, calibrate and evaluate equations, such as Yalin and simplified FINKNER, to determine the sediment transport capacity and, consequently, the erodibility in grooves and the critical shear stress of an Oxisol clayey. The results provided that equations to estimate the sediment transport capacity (Tc) as a function of the flow shear stress, are more efficient for predicting Tc Latossol to study compared with equations that consider the power flow. The equation Yalin allowed to estimate Tc and set values for the erodibility in grooves and critical shear stress. For Rhodic Latosol clay texture, breakdown rates were linear with the shear stress, and the erodibility value in grooves (Kr) was 0.0025 kg N-1 s-1 and the critical shear stress (c) was 2.560 N m-2

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-20T10:49:52Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2218701 bytes, checksum: a50fd363fff32ee1133a0043911a1623 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-20T10:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2218701 bytes, checksum: a50fd363fff32ee1133a0043911a1623 (MD5) Previous issue date: 2003-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As estradas não pavimentadas são de fundamental importância para a economia brasileira, em grande parte baseada na produção e comercialização de produtos primários. A erosão provocada pela água no leito e nas margens de estradas não pavimentadas é um dos principais fatores para sua degradação, sendo responsável por aproximadamente metade das perdas de solo devidas à erosão no Estado de São Paulo. Dados obtidos na literatura mostram que mais de 90 % dos sedimentos produzidos em áreas florestais provém das estradas, sendo a drenagem inadequada um dos principais fatores responsáveis por essas perdas. Desta forma, este trabalho teve por objetivo a determinação e a comparação dos valores da erodibilidade e da tensão crítica de cisalhamento do solo em um canal de estrada não pavimentada, tanto pela metodologia desenvolvida por GRIEBELER (2002) como pelo ensaio de Inderbitzen. Os testes de campo foram realizados no canal desta estrada, sendo feitos para os horizontes A, B, C (residual maduro) e C (residual jovem) de um Latossolo Vermelho-Amarelo com a utilização do equipamento desenvolvido por GRIEBELER (2002). Foi também retirado solo dos horizontes citados anteriormente para a determinação das características físicas de cada horizonte e para a obtenção das amostras deformadas por meio da compactação do solo nos amostradores. Os resultados obtidos permitiram concluir que: a) o horizonte C (residual jovem) foi o que apresentou as maiores erodibilidades e as menores tensões críticas de cisalhamento; b) as erodibilidades determinadas nos testes de campo foram menores e as tensões críticas de cisalhamento maiores do que as obtidas nos testes com o Inderbitzen e c) nos ensaios de Inderbitzen com amostras indeformadas tanto as erodibilidades, como as tensões críticas de cisalhamento foram, em geral, menores que as obtidas nos ensaios com amostras deformadas. / The unpaved roads are essential for the Brazilian economy which is based in the production and commercialization of primary products. The water erosion on the bed and on the channel of unpaved roads is one of the more significant factors for the soil degradation. More than 50% of the soil loss in the São Paulo State is associated with the earth roads and more than 90% of the sediments produced in forest areas come from the roads. The inadequate drainage is one of the main factors for these losses. The objective of this research was to determinate the erodibility and the critical shear stress of the soil of an unpaved road by the method developed by Griebeler, in 2002, and by the Inderbitzen’s test. The tests were carried out in the horizons A, B, C (mature waste) e C (young waste) of one Red-Yellow Latosol. The results obtained allowed to conclude that: a) the horizon C (young waste) had the highest erodibility and the smallest critical shear stress; b) the erodibilities obtained using the Griebeler ́s equipment were smaller and the critical shear stress higher than those obtained in the Inderbitzen ́s tests; and c).the Inderbitzen ́s tests made with the samples with the original structure had smaller erodibility and critical shear stress than those made with the samples compacted in the laboratory. / Dissertação importada do Alexandria

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-01Bitstream added on 2014-06-13T19:54:23Z : No. of bitstreams: 1 pedrini_raa_me_bauru.pdf: 2655839 bytes, checksum: 6769e49bc7943af86a850b8e28a25b9e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho apresenta o sistema e metodologia para realização e interpretação de ensaios sísmicos up-role durante uma sondagem de simples reconhecimento (SPT). Este ensaio híbrido, conhecido também como S-SPT, incorpora a medida de velocidade de propagação de ondas de cisalhamento (Vs) ao ensaio SPT, visando uma melhor investigação do subsolo. A possibilidade de se medir, ao mesmo tempo e no mesmo furo, os valores de N do SPT e Vs, permitem calcular o módulo de cisalhamento máximo (Go), abrindo uma nova perspectiva para investigação de solos tropicais colapsíveis, a partir da relação Go/N, similar a relação Go/qc. O sistema é composto por um hardware (geofones, trigger e sistema de aquisição de dados) e softwares, um para registro dos sinais sísmicos e outro para sua interpretação. A metodologia de execução dos ensaios foi aperfeiçoada, a partir da realização de várias campanhas de ensaios de campo. Para a interpretação dos sinais e cálculo das velocidades foi elaborado um software, que possibilita definir os perfis de Vs sem a necessidade de outras ferramentas. Esse software possibilita o processamento e visualização dos registros, além de permitir aplicar um método específico para cálculo das velocidades de onda considerando a refração das ondas durante sua propagação através das diversas camadas do meio, conforme a Lei de Snell. Foram realizadas campanhas de ensaios S-SPT em um campo experimental localizado na cidade de Bauru, interior do estado de São Paulo, Brasil, para desenvolver o sistema e validar sua aplicação. Os resultados desses ensaios foram comparados com valores de Vs referência, determinados através de ensaios sísmicos down-hole, tipo SCPT. O ensaio S-SPT mostrou ser uma técnica interessante e aplicável, uma vez que a diferença entre os valores de Vs medidos com os de referência foi baixa, com um valor médio inferior a 10% para as áreas investigadas. Deste modo, pode ser / This work presents a system and methodology for performing and interpreting up-hole seismic tests together with the Standard Penetration Test (SPT). This hybrid test, also known as S-SPT, incorporates the measurements of shear waves velocity propagation (Vs) in the SPT, for a better site investigation. The possibility of measuring simultaneously in the same borehole, the N SPT and the Vs values which allows calculating the maximum shear modulus (Go), opens new perspectives for the investigation of collapsible tropical soils, from Go/N ratio, similar to Go/qc. The system consists of a hardware (geophones, trigger and data aquisition system) and software, one to record of the seismic signals and the other for its interpretation. The methodology for carrying out the tests was improved after several field trials. A software was developed for interpretation of records and calculating velocities, which allows to define the Vs profiles without the need of additional tools. This software enables processing and displaying records, and also allows applying a specific method for calculating velocities considering the waves refraction during their propagation through the various layers of the soil mass, according to the Snell's Law. The S-SPT campaigns were carried out in an experimental field located in the city of Bauru, São Paulo, Brazil, to develop the system and validate its application. The results of these tests were compared with Vs reference values, which were determined by the down-hole seismic test, SCPT type. The S-SPT test proved to be an interesting applicable technique, since the differences to the Vs reference values were small, wich and average lower than 10% for the investigated site. The S-SPT test can be considered as an option for determining the maximum shear modulus, with the advantage of being performed together with the most widely used test for site investigation, the SPT

Orientador: Heraldo Luiz Giacheti / Co-orientador: Roger A. Rodrigues / Banca: George de Paula Bernardes / Banca: Giovana Bizão Georgetti / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é estudar o comportamento geomecânico de um solo tropical não saturado, a fim de avaliar o efeito da sucção nos resultados de ensaios de resistência e de deformabilidade. As amostras são classificadas como areia fina pouco argilosa, de composição granulométrica semelhante nas três profundidades estudadas (1,5, 3,0 e 5,0 m). Além desses solos apresentarem praticamente nenhuma plasticidade, as curvas de retenção da água mostraram que eles têm valores de entrada de ar próximo a 2 kPa e zonas de dessaturação verticalizadas. As envoltórias de resistência determinadas a partir de ensaios triaxiais saturados e não saturados mostraram que o acréscimo no ângulo de atrito e na coesão é devido principalmente à sucção e às características físicas do solo de cada profundidade. Verificou-se que a previsão da resistência não saturada pode ser feita empregando uma função hiperbólica em conjunto com uma função da porosidade quando a razão entre os ângulos de atrito ϕb/ϕ' no estado saturado é menor que a unidade. Estudou-se também a variação do módulo de cisalhamento máximo (G0) para diferentes condições de sucção, confinamento e de carregamento. A determinação de G0 desses solos foi feita por meio de ensaios triaxiais equipados com transdutores de flexão, chamados de bender elements. Esses resultados mostraram que a variação de G0 em função do estado de tensões e de deformações pode ser adequadamente representada por modelos matemáticos que levam em conside... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this work is to study the geomechanical behavior of a tropical unsaturated soil in order to evaluate the influence of the soil suction on shear strength and deformability test data. The soil samples are classified as clayed fine sand with similar grain size constitution in the three studied depths (1.5, 3.0 and 5.0 m). Besides these soils have almost no plasticity, the water retention curves indicated that these soils present air entry value near to 2 kPa and a vertical desaturation zone. Shear strength envelopes determined via saturated and unsaturated triaxial tests showed that the increase in friction angle and cohesion is mainly due to the suction and to the soil physical characteristics at each depth. When the saturated friction angle ratio (ϕb/ϕ') is less than one, the unsaturated shear strength prediction can be made using a hyperbolic function together with a function of porosity. The variation of the maximum shear modulus (G0) at different conditions of suction, liquid confining pressure and loading are also studied. The G0 values were determined for these soils in triaxial tests equipped with bender elements. These results indicated that the variation of G0 as a function of the stress and strain state can be properly represented by mathematical models, which take into account the effect of the suction and porosity variation besides the stress state. It was also found by means of the experimental data that the compressibility of these soils can be pl... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Heraldo Luiz Giacheti / Banca: Otávio Coaracy Brasil Gandolfo / Banca: George de Paula Bernardes / Resumo: Este trabalho apresenta o sistema e metodologia para realização e interpretação de ensaios sísmicos up-role durante uma sondagem de simples reconhecimento (SPT). Este ensaio híbrido, conhecido também como S-SPT, incorpora a medida de velocidade de propagação de ondas de cisalhamento (Vs) ao ensaio SPT, visando uma melhor investigação do subsolo. A possibilidade de se medir, ao mesmo tempo e no mesmo furo, os valores de N do SPT e Vs, permitem calcular o módulo de cisalhamento máximo (Go), abrindo uma nova perspectiva para investigação de solos tropicais colapsíveis, a partir da relação Go/N, similar a relação Go/qc. O sistema é composto por um hardware (geofones, trigger e sistema de aquisição de dados) e softwares, um para registro dos sinais sísmicos e outro para sua interpretação. A metodologia de execução dos ensaios foi aperfeiçoada, a partir da realização de várias campanhas de ensaios de campo. Para a interpretação dos sinais e cálculo das velocidades foi elaborado um software, que possibilita definir os perfis de Vs sem a necessidade de outras ferramentas. Esse software possibilita o processamento e visualização dos registros, além de permitir aplicar um método específico para cálculo das velocidades de onda considerando a refração das ondas durante sua propagação através das diversas camadas do meio, conforme a Lei de Snell. Foram realizadas campanhas de ensaios S-SPT em um campo experimental localizado na cidade de Bauru, interior do estado de São Paulo, Brasil, para desenvolver o sistema e validar sua aplicação. Os resultados desses ensaios foram comparados com valores de Vs referência, determinados através de ensaios sísmicos down-hole, tipo SCPT. O ensaio S-SPT mostrou ser uma técnica interessante e aplicável, uma vez que a diferença entre os valores de Vs medidos com os de referência foi baixa, com um valor médio inferior a 10% para as áreas investigadas. Deste modo, pode ser / Abstract: This work presents a system and methodology for performing and interpreting up-hole seismic tests together with the Standard Penetration Test (SPT). This hybrid test, also known as S-SPT, incorporates the measurements of shear waves velocity propagation (Vs) in the SPT, for a better site investigation. The possibility of measuring simultaneously in the same borehole, the N SPT and the Vs values which allows calculating the maximum shear modulus (Go), opens new perspectives for the investigation of collapsible tropical soils, from Go/N ratio, similar to Go/qc. The system consists of a hardware (geophones, trigger and data aquisition system) and software, one to record of the seismic signals and the other for its interpretation. The methodology for carrying out the tests was improved after several field trials. A software was developed for interpretation of records and calculating velocities, which allows to define the Vs profiles without the need of additional tools. This software enables processing and displaying records, and also allows applying a specific method for calculating velocities considering the waves refraction during their propagation through the various layers of the soil mass, according to the Snell's Law. The S-SPT campaigns were carried out in an experimental field located in the city of Bauru, São Paulo, Brazil, to develop the system and validate its application. The results of these tests were compared with Vs reference values, which were determined by the down-hole seismic test, SCPT type. The S-SPT test proved to be an interesting applicable technique, since the differences to the Vs reference values were small, wich and average lower than 10% for the investigated site. The S-SPT test can be considered as an option for determining the maximum shear modulus, with the advantage of being performed together with the most widely used test for site investigation, the SPT / Mestre

Orientador: Cassio Eduardo Lima de Paiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T09:00:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aguiar_PauloRoberto_M.pdf: 2785267 bytes, checksum: 6bde50559dcc0d0d8052701ee543e1b3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo desenvolvido neste trabalho consiste na avaliação da capacidade de suporte do subleito ferroviário, através da determinação do risco à ruptura circular da plataforma, de uma secção transversal de um pátio ferroviário sujeito à carga de um veículo estacionado em uma via lateral, são utilizadas as equações. Para fins de desenvolvimento do presente estudo é utilizado o método de Eisenmann para determinação das tensões atuantes na base do trilho. As tensões atuantes na plataforma são calculadas através das equações de Carothers-Terzaghi. A avaliação do risco à ruptura circular é feita através do programa computacional GEOSLOPE-SLOPE/W versão 6. Após a determinação dos fatores de segurança à ruptura para várias situações analisadas, é feita a análise dos resultados obtidos no sentido de determinar as situações de risco de estabilidade da via à ruptura circular da plataforma / Abstract: This study deals with an evaluation of subgrade capacity by determining the circular rupture stability risk of a slope adjacent to a railway yard track subject the tensions of a loaded gondola car parked in this track. The Eisenmann method is applied for determination of tensions at the railway subgrade and the tensions are calculated by means Carothers-Terzaghi equations. The analysis of circular failure risk is made by means of the computer software Geoslope-Slope/W version 6. After calculating the safety factors for many situations, the results are evaluated to stablish the stability risks of the slope adjacent to the railway track / Mestrado / Transportes / Mestre em Engenharia Civil

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos. / In the last decades, theories have been formulated to interpret the behavior of unsaturated soils and found to be consistent with the experimental response. Besides, several techniques for field and laboratory testing have been developed, as well. However, the experimental determination of unsaturated soil parameters is costly, time-consuming, requires particular test equipments and experienced technicians. As a result, these theories application are limited to academic researches and are barely used in engineering practice. To overcome this issue, several researchers proposed equations to mathematically represent the experimental behavior unsaturated soils. These propositions are based on physical indexes, soil characterization, and current laboratory tests or simply curve fitting. The relationship of soil-water content and matric suction, conventionally referred to as the soil-water characteristic curve (SWCC) is also useful tool in the prediction of the engineering behavior of unsaturated soils. There are many equations to mathematically represent SWCC. Some are based on the assumption that its shape is directly related to the pore distribution, and, therefore, the grain size distribution. In these propositions the parameters are calibrated by curve adjustment of the experimental data. Others assume that the curve can be directly estimated from physical properties of soils. These proposals are simple and convenient for practical use, but are substantially incorrect since they disregard the influence of moisture content, stress level, soil structure and mineralogy. As a result, most of them have limited success depending on soil types. Some attempts have also been made to predict the variation of the shear strength with respect to matric suction. These procedures use SWCC as a tool either directly or indirectly along with the saturated strength parameters c and . This work discusses the applicability of three SWCC equations (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; and Fredlund and Xing, 1994) for twenty four residual soils from Brazil. The suitability of the normalized soil-water characteristic curve, proposed by Camapum de Carvalho and Leroueil (2004), was also investigated. Models parameters were determined by curve fitting, using inverse problem techniques; two optimization methods were used: Genetic Algorithm (GA) and Levenberq-Marquardt method. Several parameters that influence the SWCC behavior are discussed, as well. The relationship between matric suction and shear strength was evaluated by curve fitting using the equations proposed by Öberg and Sällfors (1995, 1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007) and Futai (2002); eight experimental results were analyzed. Several parameters that influence the SWCC behavior and the unsaturated shear strength are discussed, as well.

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos. / In the last decades, theories have been formulated to interpret the behavior of unsaturated soils and found to be consistent with the experimental response. Besides, several techniques for field and laboratory testing have been developed, as well. However, the experimental determination of unsaturated soil parameters is costly, time-consuming, requires particular test equipments and experienced technicians. As a result, these theories application are limited to academic researches and are barely used in engineering practice. To overcome this issue, several researchers proposed equations to mathematically represent the experimental behavior unsaturated soils. These propositions are based on physical indexes, soil characterization, and current laboratory tests or simply curve fitting. The relationship of soil-water content and matric suction, conventionally referred to as the soil-water characteristic curve (SWCC) is also useful tool in the prediction of the engineering behavior of unsaturated soils. There are many equations to mathematically represent SWCC. Some are based on the assumption that its shape is directly related to the pore distribution, and, therefore, the grain size distribution. In these propositions the parameters are calibrated by curve adjustment of the experimental data. Others assume that the curve can be directly estimated from physical properties of soils. These proposals are simple and convenient for practical use, but are substantially incorrect since they disregard the influence of moisture content, stress level, soil structure and mineralogy. As a result, most of them have limited success depending on soil types. Some attempts have also been made to predict the variation of the shear strength with respect to matric suction. These procedures use SWCC as a tool either directly or indirectly along with the saturated strength parameters c and . This work discusses the applicability of three SWCC equations (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; and Fredlund and Xing, 1994) for twenty four residual soils from Brazil. The suitability of the normalized soil-water characteristic curve, proposed by Camapum de Carvalho and Leroueil (2004), was also investigated. Models parameters were determined by curve fitting, using inverse problem techniques; two optimization methods were used: Genetic Algorithm (GA) and Levenberq-Marquardt method. Several parameters that influence the SWCC behavior are discussed, as well. The relationship between matric suction and shear strength was evaluated by curve fitting using the equations proposed by Öberg and Sällfors (1995, 1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007) and Futai (2002); eight experimental results were analyzed. Several parameters that influence the SWCC behavior and the unsaturated shear strength are discussed, as well.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOaO FONSECA DE OLIVEIRA.pdf: 1294832 bytes, checksum: 022b50e9a3fc392dd2bef5f7fcc5d895 (MD5) Previous issue date: 2008-02-21 / This work was developed mainly aiming the determination of the erodibility and the critical shear stress in non-paved roads, focusing on the reduction of the eminent risks of occurring erosion in these roads, based upon a drainage system dimensioning using local resistance values. In order to achieve these values a yield simulator was built, which model consists of an improved version of the equipment proposed by Griebeler (2005), utilized in superficial yield testing directly at the drainage channel of the road and in collecting the eroded material. The simulator was installed in soils of roads of Goiânia (E1), Baliza (E2), Doverlândia (E3) and Morrinhos (E4, E5 e E6) , all of which are in the state of Goiás. The tests were performed with three repetitions for each passage of the vicinal roads. For each test were utilized five channels with different crescent volumetric flow rates, in a way to simulate the ascending curve of a yielding hydrogram, where each channel was collected in a proper recipient, for later determination of the amount of eroded material (debris). Samples were also collected from non-deformed soil, utilizing an Uhland sampler, aiming to determine the density of the soil. Furthermore, the declivity of the road and samples for characterizing the granulometric curves and determining the Atterberg limits were also measured and collected. The results found showed erodibility (g.cm-2.min- 1.Pa-1) and critical shear stress values respectively of 0.0036 and 2.00 for E1; 0.0099 and 2.06 for E2; 0.0582 and 3.93 for E3; 0.0073 and 3.78 for E4; 0.0075 and 4.87 for E5; and, 0.0054 and 3.74 for E6. These values appear highly elevated for the condition of roads, indicating high erosion risk, a fact that can be observed from the conservation state in which they can be found. The soils of the roads were classified as Sandy loam (E1), Sandy (E2), Clay loam (E3), Sandy clay (E4), Sandy loam (E5) and Sandy clay loam (E6). The classification of the soils of the roads, with little clay material, which works as a cementer, helps explain the elevated values obtained for the erodibility and critical shear stress. The soil density values (g.cm-3) observed were, respectively for roads E1 to E6, 1.58; 1.64; 1.53; 1.41; 1.63 and 1.60. Through the simulation performed using the Roads Griebeler (2005) software and utilizing the values observed in the field, the fact that road E1 obtained the greatest space management, mainly due to its lower erodibility. However, for the remaining roads, the software pointed out the need to build drains nearby, further indicating the need to make alterations in their drainage channels as well as their consisting material, so that their erodibility would be reduced. The composition of the material can be made through the mixture of a greater quantity of cementing material, such as clayey soil, to the material of the road, enhancing the soil s resistance to the erosive process. The model has proven to be highly sensitive to the alterations in the erodibility of the soil and in the declivity of the road. / Este trabalho foi desenvolvido tendo como objetivo principal a determinação da erodibilidade e da tensão crítica de cisalhamento em estradas não pavimentadas, visando a redução dos riscos de ocorrência de erosão nestas estradas com base em dimensionamentos de sistemas de drenagem através de valores locais de resistência. Para a obtenção destes valores foi construído um simulador de escoamento, cujo modelo consiste em um aperfeiçoamento do equipamento proposto por Griebeler et al. (2005), utilizado para testes de escoamento superficial diretamente no canal de drenagem da estrada e para a coleta de material erodido. O simulador foi instalado em solos de estradas de Goiânia (E1), Baliza (E2), Doverlândia (E3) e Morrinhos (E4, E5 e E6), todas no estado de Goiás. Os testes foram realizados com três repetições para cada canal de estrada. Em cada teste foram utilizadas cinco vazões diferentes e crescentes, de modo a simular a curva ascendente de um hidrograma de escoamento, sendo cada vazão coletada em um recipiente próprio, para posterior determinação da quantidade de material erodido. Foram coletadas amostras de solo indeformadas, utilizando um amostrador Uhland, visando à determinação da densidade do solo. Coletou-se também, amostras para a caracterização das curvas granulométricas e determinação dos limites de Atterberg e determinou-se, ainda, a declividade da estrada. Os resultados encontrados mostraram valores de erodibilidade (g.cm-2.min-1.Pa-1) e de tensão crítica de cisalhamento (Pa) respectivamente de 0,0036 e 2,00 para a E1; 0,0099 e 2,06 para E2; 0,0582 e 3,93 para E3; 0,0073 e 3,78 para E4; 0,0075 e 4,87 para E5; e, 0,0054 e 3,74 para E6. Estes valores mostram-se bastante elevados para a condição de estradas, indicando alto risco de erosão, fato este observado pelo estado de conservação destas em campo. Os solos das estradas foram classificados como Franco arenoso (E1), Arenoso (E2), Franco argiloso (E3), Argilo arenoso (E4), Franco arenoso (E5) e Franco argilo arenoso (E6). A classificação dos solos das estradas, com pouco material argiloso, que funciona como cimentante, ajuda a explicar os elevados valores obtidos para a erodibilidade e tensão crítica de cisalhamento. Os valores de densidade (g.cm-3) do solo observados foram de 1,58; 1,64; 1,53; 1,41; 1,63 e 1,60, respectivamente para as estradas de E1 a E6. Pela simulação realizada com o software Estradas (Griebeler et al., 2005), utilizando os valores observados em campo, pode-se observar que o maior espaçamento foi obtido para a estrada E1, em vista, principalmente, da sua menor erodibilidade. Nas demais estradas o software indicou a necessidade de desaguadouros bastante próximos indicando a necessidade de alterações nos canais de drenagem das estradas bem como no seu material constituinte, de modo que sua erodibilidade seja reduzida. A composição do material pode ser feita pela mistura de uma maior quantidade de material cimentante, como solo argiloso, ao material da estrada, aumentando a resistência do solo ao processo erosivo. O modelo mostrou-se bastante sensível às alterações na erodibilidade do solo e na declividade da estrada.