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.

La construcción de coberturas en zonas alto andinas se ha convertido en una pieza clave para disminuir los pasivos ambientales y, a la vez, contribuir el desarrollo del país gracias a la minería. Gran parte del terreno en estas zonas son suelos arcillosos cuyo comportamiento es impredecible porque presentan cambios de volumen abruptos según la variación de saturación del suelo. Quienes transitan por carreteras en taludes de este tipo de suelo, corren alto riesgo debido al deslizamiento que sufren los taludes cada año. En este tipo de taludes se producen deslizamientos cuando el suelo arcilloso se encuentra parcialmente saturado, ya que en estas condiciones el suelo no es estable. Por ello, se realizaron los estudios de estabilidad de taludes de suelo parcialmente saturado con el método de talud infinito. Se construyó la envolvente de falla del suelo parcialmente saturado con los valores del ensayo del papel filtro y corte directo de acuerdo con la saturación a la que se encuentre sometido. Estos valores serán importantes para el cálculo del factor de seguridad, el cual se obtuvo a partir de una hoja de cálculo propuesta en esta investigación. Finalmente, se validó la hoja de cálculo con el software Geostudio donde se obtuvo una variación dentro del rango de significancia +-5%. Se concluyó que el análisis de estabilidad de talud de cobertura de un suelo parcialmente saturado proporciona un valor de factor de seguridad a partir de un análisis que simula con mayor exactitud el comportamiento del suelo. / The construction of hedges in high Andean areas has become a key element in reducing environmental liabilities and, at the same time, contributing to the development of the country thanks to mining. Much of the terrain in these areas is clay soils whose behavior is unpredictable because they present abrupt volume changes depending on the variation in soil saturation. Those who travel on roads on slopes of this type of soil are at high risk due to the landslide suffered by the slopes every year. In this type of slopes, landslides occur when the clay soil is partially saturated, since under these conditions the soil is not stable. For this reason, the stability studies of partially saturated soil slopes were carried out with the infinite slope method. The partially saturated soil failure envelope was constructed with the values ​​of the filter paper test and direct cut according to the saturation to which it is subjected. These values ​​will be important for the calculation of the safety factor, which was obtained from a spreadsheet proposed in this investigation. Finally, the spreadsheet was validated with the Geostudio software, where a variation was obtained within the range of significance + -5%. It was concluded that the slope stability analysis of a partially saturated soil cover provides a factor of safety value from an analysis that more accurately simulates soil behavior. / Tesis