Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-25T15:24:11Z No. of bitstreams: 1 2017_NimaRostamiAlkhorshid.pdf: 7386972 bytes, checksum: 238f441115959a3c09f983f6db0ef8d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva (patricia@bce.unb.br) on 2018-06-04T14:03:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_NimaRostamiAlkhorshid.pdf: 7386972 bytes, checksum: 238f441115959a3c09f983f6db0ef8d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-04T14:03:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_NimaRostamiAlkhorshid.pdf: 7386972 bytes, checksum: 238f441115959a3c09f983f6db0ef8d7 (MD5) Previous issue date: 2018-06-04 / De uma forma geral, parte das as áreas costeiras são cobertas por solos moles. Assim, a construção do aterro sobre esses solos problemáticos é sempre um desafio para engenheiros geotécnicos. Existem várias técnicas de melhoria dos solos para superar esses desafios. Nesse contexto, as colunas granulares têm apresentado sucesso para esse tipo de construção. Para solos muito moles, a aplicação de colunas granulares é de difícil execução e rendimento, tendo em vista o baixo confinamento lateral na parte superior da coluna. As colunas granuladas encamisadas com geossintéticos são uma técnica recentemente desenvolvida que tem sido utilizada com sucesso em vários projetos de aterros sobre solos moles. Esta pesquisa teve como objetivo estudar o desempenho de colunas encamisadas com diferentes tipos de materiais de encamisamento e de preenchimento das colunas. Para realizar isso, foram realizados testes laboratoriais em grande escala e também análises numéricas usando o Método dos Elementos Finitos. Foram utilizados três tipos de material de coluna (areia, brita e resíduos de construção) e também três tipos de geotêxtil tecido (G-1, G-2 e G-3) com diferentes valores de rigidez à tração. Os ensaios foram realizados com e sem encamisamento para avaliar a sua eficiência no aumento da capacidade de carga das colunas. A influência do método de instalação de vibro-deslocamento no solo circundante também foi estudada. Além disso, avaliou-se o papel das colunas na dissipação do excesso de poropressão e na pressão lateral imposta ao solo circundante. Finalmente, foram realizadas as análises dos testes laboratoriais e também a análise de uma simulação em escala real do aterro por meio do Método dos Elementos Finitos. Baseando-se nos resultados obtidos, os ensaios de laboratório indicaram que o papel do encamisamento em solos muito moles é de grande importância, pois melhorou consideravelmente o desempenho da coluna. Foi observado também que o uso de colunas de brita e de resíduo de construção aumentou a capacidade de carga comparando com a das colunas de areia, que método de instalação de deslocamento gerou excesso de poropressão e causou a densificação do solo circundante. Por sua vez, os resultados das análise numéricas mostraram boa concordância com os resultados obtidos nos ensaios. A análise numérica em escala real de um aterro indicou que as colunas próximas do meio do aterro sofriam mais recalque e que as colunas que estavam sob a talude do aterro foram mais afetadas pela deflexão lateral. / Soft soils, commonly, can be encountered in coastal areas. Thus, embankment construction on these problematic soil is always a challenge for geotechnical engineers. There are several soil improvement techniques to overcome these challenges. Granular columns is one of the popular techniques for supporting embankments. When it comes to very soft soils, the application of granular columns is almost impossible, because of the low confinement provided by the surrounding soil. Geosynthetic encased granular columns is a recently developed technique that has been successfully used in various embankment projects dealing with soft soils. This research aimed at studying the performance of encased columns with different types of the encasement and column materials. Instrumented large scale laboratory tests as well as numerical analysis using the Finite Element Method were carried out. Three types of column material (sand, gravel and construction waste) and also three types of woven geotextile (G-1, G-2 and G-3) with different tensile stiffness were tested. The tests were performed with and without encasement to evaluate the efficiency of the former in increasing the load bearing capacity of the columns. The influence of the displacement installation method on the surrounding soil was also studied. In addition, the role of columns in dissipating excess pore water pressures and imposing lateral pressures to the surrounding soil was evaluated. Finally, the back analysis of the laboratory tests and also analysis of a full-scale embankment, using the Finite Element Method, were conducted. The laboratory tests indicated that the role of encasement in very soft soils is of paramount importance, since it considerably improved the column performance. It was also observed that the displacement installation method generated excess pore water pressures and caused consolidation of the surrounding soil. The back analyzed results showed good agreement with the tests results. Ultimately, the full scale analysis of an embankment indicated that the columns which were close to the middle of embankment presented larger settlements than those under the embankment slope, which were mainly affected by lateral deflection.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-17T14:01:32Z No. of bitstreams: 1 2016_OisyHernandezMenendez.pdf: 5558754 bytes, checksum: 495a161180ebc3b86953f1c5cce697f6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-08T20:43:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_OisyHernandezMenendez.pdf: 5558754 bytes, checksum: 495a161180ebc3b86953f1c5cce697f6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T20:43:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_OisyHernandezMenendez.pdf: 5558754 bytes, checksum: 495a161180ebc3b86953f1c5cce697f6 (MD5) / Na Colômbia os solos derivados de cinzas vulcânicas representam 11,6% dos solos do país e são utilizados em construção de terraplenagem, rodovias e taludes naturais. Apresentam uma grande variabilidade nas propriedades hidromecânicas e estruturais que dependem do grau de pré-secagem das amostras. Para analisar a variabilidade destas propriedades foi realizado um estudo teórico experimental que avaliou como as alterações mineralógicas ocasionam mudanças no comportamento hidromecânico e estrutural deste tipo de solos. Foi escolhido um solo de origem vulcânica na região de Popayán. O estudo experimental contou com um trabalho detalhado de laboratório, estudando amostras indeformadas e compactadas (com energia correspondente ao Proctor normal) com diferentes formas de preparação das amostras (com e sem secagem prévia). Da confecção da curva de compactação foram escolhidos vários pontos de trabalho aos quais foram feitos as avaliações do comportamento hidromecânico e estrutural. O estudo do solo iniciou pela caracterização físico-química, que foi realizada por meio de ensaios tradicionais da geotecnia além de DRX, espectroscopia infravermelha, análise termogravimétrica e espectroscopia mossbauer. A avaliação do comportamento hidráulico foi feita por meio da construção de curvas de retenção com trajetória de secagem e logo molhagem, combinando as técnicas de: placa, translação de eixos e WP4C. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de compressão oedométrica e cisalhamento direto. Entretanto, o comportamento estrutural foi avaliado por meio da combinação de três técnicas de caracterização, a microscopia eletrônica de varredura para os microporos, a porosimetria por adsorção e dessorção de nitrogênio para os mesoporos e a microscopia por intrusão de mercúrio para os macroporos. O estudo experimental permitiu demostrar que a secagem das amostras afeta a estrutura mineralógica do solo ocasionando mudanças na granulometria e plasticidade. As duas formas de preparação de amostras geraram duas curvas de compactação totalmente diferentes. O comportamento hidráulico das amostras sem secagem prévia apresentou uma histeresis elevada. A compressibilidade das amostras sem secagem prévia foi maior que as amostras com secagem prévia. Finalmente a análise da estrutura do solo mostrou que a compactação e secagem diminui os macroporos mas não afeta os mesoporos, e os microporos são mais visíveis na estrutura com secagem prévia. / In Colombia volcanic ash soils represent 11.6% of the country's and are used in construction of earthworks, roads and natural slopes. These soils show a great variability in hydromechanical and structural properties that depend on the degree of pre-drying of samples. To analyze the variability of these properties was realized an theoretical-experimental study that assessed how the mineralogical changes caused changes in hydromechanical and structural behavior. The local of the extraction of the sample was in Popayan region. The experimental study included a detailed laboratory work, for undisturbed and compacted samples (with energy corresponding to normal Proctor) with different forms of sample preparation (with and without drying). Two diferent compactation curves was constructed and which chosen several points for the evaluations of hydromechanical and structural behavior. For the physical and chemical characterization was used basic geotechnics tests and DRX, infravermelha spectroscopy, Mossbauer spectroscopy and thermogravimetric analysis. The hydraulic behavior was made by constructing retention curves with wetting and drying trajectories, combining different techniques: plate, translational axes and WP4C. The mechanical behavior was assessed by oedométrica compression tests and direct shear. However, the structural behavior was assessed by the combination of three characterization techniques, scanning electron microscopy for the micropores, the porosimetry adsorption and desorption of nitrogen to the mesoporous and microscopy by mercury intrusion to the macropores. The experimental study demonstrate that drying of the samples affects the mineralogical structure of the soil causing changes in particle size and plasticity. The two ways of preparation of samples generated two entirely different compactation curves. The hydraulic behavior of the samples without prior drying had a high hysteresis. The compressibility of the samples without prior drying was higher than the samples prior to drying. Finally, the analysis of the soil structure showed that compression and drying reduces the macropores but does not affect the mesopores, and micropores are more visible in the structure prior to drying.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2015-02-06T16:47:50Z No. of bitstreams: 1 2014_CamillaRodriguesBorges.pdf: 10550627 bytes, checksum: 71ea6c89f21f91297dc95210690f7546 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-02-23T20:42:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_CamillaRodriguesBorges.pdf: 10550627 bytes, checksum: 71ea6c89f21f91297dc95210690f7546 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-23T20:42:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_CamillaRodriguesBorges.pdf: 10550627 bytes, checksum: 71ea6c89f21f91297dc95210690f7546 (MD5) / Nas últimas décadas houve uma evolução da análise da estrutura do solo, além disso, houve um aperfeiçoamento da avaliação e dos aspectos de determinação dessa estrutura e como ela se relaciona com o comportamento hidráulico e mecânico do solo. Devido à necessidade de compreensão do comportamento do solo tropical sobre diversas estruturas (natural, compactada e lama) o estudo desenvolvido foi realizado por meio dos ensaios de Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (MIP), permitindo assim as análises da característica da estrutura desses solos. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar como estas diversas estruturas são afetadas por solicitações externas e como a variação no tamanho destes diferentes poros afeta o comportamento hidromecânico do solo na condição saturada e não saturada. O estudo consiste em: ensaios de caracterização física e compactação, preparação das amostras, ensaios mecânicos (adensamento), ensaios hidráulicos (curva de retenção). Após estes ensaios foram preparados os corpos de prova para a realização de ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, com o intuito de avaliar a estrutura do solo. Observou-se nos resultados de compressão que mesmo as amostras tendo estruturas iniciais diferentes, estas tendem a convergir. Os resultados demonstraram que a estrutura tem um efeito maior sobre o comportamento do solo para os carregamentos iniciais e que, depois de atingir certo nível de carregamento as diferentes amostras tendem a ter comportamento mecânico semelhante. Também mostraram que tanto a curva de retenção, como a curva de distribuição do tamanho dos poros, têm o comportamento bimodal e que, independente da trajetória hidromecânica utilizada, a microestrutura de todas as amostras analisadas permaneceu praticamente inalteradas. Além disso, com o aumento do carregamento mecânico houve uma diminuição dos macroporos, sendo que a aplicação de sucção desacelerou a destruição da macroestrutura das amostras. O trabalho mostra ainda que a modelagem da curva de distribuição do tamanho dos poros e da curva de retenção utilizadas apresentaram resultados satisfatórios. Por fim, a partir das análises de distribuição do tamanho de poros realizadas nesta pesquisa, foi proposta uma curva de distribuição de poros efetiva. Esta proposta simplifica a compreensão da evolução da macroestrutura, inclusive sendo possível perceber com mais nitidez o efeito da sucção na desaceleração da destruição da estrutura. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In the last decades there was an evolution in the analysis of the soil structure, most importantly, there was an improvement in the evaluation and in the ways of determinaning the mentioned structure and how it relates to the hydromechanical behaviour of soils. Due to the necessity of understanding the behaviour of tropical soils under different structures (natural, compacted and slurry) this study was developed by means of the Mercury Intrusion Porosimetry (MIP), enabling the analysis of the structural characteristics of these soils. The main objective of this thesis is to evaluate how the different strucutres are affected by external loading and how the changes in the pore sizes influences the hydromechanical behaviour of the soil in both, saturated and unsaturated conditions. This study consists of: physical characterisation and compaction tests, samples preparation, consolidation tests, and water retention curve tests. After that, soil specimens were prepared for the Mercury Intrusion Porosimetry test, in order to analyse the soil structure. Consolidation test results showed that even though the specimens have different initial structures, they all tend to converge. The results indicated that the structure has more effect over the soil behaviour in the initial load and after a certain level of loading the different specimens are likely to mechanically behave similarly. Furthermore, the results showed that both the water retention curve and the pore size destribution curve are bimodal curves. Regardless the hydromechanical path used, the microstructure of all specimens analysed remained virtually unchanged. Moreover, as the loading increased there was a reduction of the macropores, and the suction slowed the macrostructure evolution. This study also shows that the modelling of the pore size distribution curve and the water retention curve chosen were appropriate. From the pore size distribution analysis an effective pore size distribution curve was proposed based on the wellknown particle size distribution curve. This proposal simplifies the understanding of the macrostructure evolution, also helping in the visualization of the suction effect on the slowing down of the structure evolution.