Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-05-25T15:51:33Z No. of bitstreams: 1 2014_AndressaMessiasdaSilva.pdf: 3746890 bytes, checksum: 57250d67db706df880b50c3a2cd57d53 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-05-25T17:47:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AndressaMessiasdaSilva.pdf: 3746890 bytes, checksum: 57250d67db706df880b50c3a2cd57d53 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-25T17:47:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AndressaMessiasdaSilva.pdf: 3746890 bytes, checksum: 57250d67db706df880b50c3a2cd57d53 (MD5) / Visando sanar os erros na estimativa da capacidade de retenção dos geotêxteis com relação ao confinamento da amostra, foram realizados estudos que tratam da abertura de filtração de geotêxteis não tecidos de poliéster de 200, 300 e 400 g/m². As atividades propostas foram de natureza experimental e visaram a determinação da abertura de filtração de geotêxteis sob tensão confinante. O equipamento utilizado foi o Teste do Ponto de Bolha, ou Bubble Point Test (BBP), que obtém a abertura de filtração do geotêxtil com maior acurácia em relação aos métodos usuais e é um equipamento sofisticado que utiliza o método de intrusão de poros. Esta dissertação explica o funcionamento do equipamento, cita os procedimentos da norma ASTM D6767, mostra alguns casos em que este já foi utilizado e apresenta os materiais empregados. A metodologia expõe os procedimentos básicos de ensaio, tais como: a preparação da amostra de geotêxtil, os procedimentos do ensaio de BBP, os procedimentos do ensaio de aplicação de tensão normal. Análises de espessura sob variação de tensão normal também foram feitas e proporcionaram a avaliação da influência do confinamento do geotêxtil. Assim, foi possível verificar o comportamento de abertura de filtração do geotêxtil como se ele estivesse submetido à determinada tensão normal. Estes valores de abertura de filtração podem ser relevantes para os projetistas que se preocupam com possibilidade de bloqueamento (cegamento) e colmatação dos poros do geotêxtil. Com os dados fornecidos, pode-se realizar uma estimativa com maior acurácia para o cálculo dos critérios de filtro dependendo de cada obra. Isto evitaria a realização de projetos muito conservadores e auxiliaria na escolha do geotêxtil com a abertura de filtração adequada para cada tipo de solo e tensão submetida. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In order to correct the errors about estimating the capacity of geotextiles related to the confinement of the sample, studies dealing with the filtration opening size were made in polyester geotextiles with 200, 300 and 400 g/m². The proposed activities were experimental and sought to determine the filtration opening size of geotextiles under confined stress. The equipment used was the Bubble Point Test (BBP), which measures the filtration opening size with greater accuracy than the traditional methods and it is a sophisticated device that uses the method of pore intrusion. This dissertation explains the operation of the equipment, the standard procedures by ASTM D6767, some cases where this equipment has been used and indicates the employed materials. The methodology sets the basic testing procedures, such as: sample preparation, the procedures for the test of normal tension, the BBP test procedures. Analysis of thickness variation under normal stress were also made and provided the evaluation of the influence that confinement makes on the sample. Therefore it was possible to verify the behavior of the filtration opening size as if it were submitted to normal stress. These values of filtration opening size may be relevant to the engineers who are concerned with the possibility of blocking (blinding) and clogging the pores of the geotextile. With the data provided in this paper it is possible achieve a more accurate estimation for the calculation of filter criteria depending on each work. This could prevent the realization of very conservative projects and should support in the selection of geotextile with the appropriate filtration opening size to each case of soil and tension.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Devido as atuais demandas ambientais e o maior nível de regulação, materiais granulares usualmente utilizados com função de filtros vêm dando espaço para novas alternativas com menor impacto ambiental e melhor custo-benefício, nesse cenário geotêxteis vêm ganhando atenção. Apesar de geotêxteis apresentarem bom desempenho na função de filtro, é necessário compreender o comportamento deste material quando solicitado em condições de campo. Tendo como base tal premissa, a presente dissertação teve como objetivo avaliar a abertura de filtração de geotêxteis não tecidos sob condições de confinamento e tracionamento, situações estas que podem ocorrer quando estes materiais são utilizados em aplicações de separação, tubos geotêxteis ou barreiras para sedimentos. Três geotêxteis não tecidos, de poliéster, agulhados e com três diferentes gramaturas (200, 300, 510 g/m²) foram ensaiados. Os esforços solicitantes foram aplicados ao geotêxtil em duas condições, normal ao plano e no plano do geotêxtil, para a avaliação dos efeitos de confinamento e tracionamento, respectivamente. Foram aplicadas deformações de tração de até 20% para simular condições de deformação plana e deformações biaxiais assimétricas. Dentre os resultados obtidos no presente estudo, as aberturas de filtração foram reduzidas pelo confinamento, entretanto, para as condições de deformações de tração foram observadas mudanças na abertura de filtração, as quais não apresentaram tendência definida. Para o geotêxtil não tecido de 200g/m² a aplicação de esforços de tração mostrou aumento da abertura de filtração. A aplicação de deformações de tração no geotêxtil de 510g/m² sugere uma redução nas dimensões dos poros. Entretanto, para o geotêxtil não tecido de 300g/m² o efeito dos esforços de tração sob a abertura de filtração foi variado, ocorrendo ampliações e/ou reduções. O aumento ou diminuição da abertura de filtração está associado à distribuição dos filamentos do geotêxtil e à orientação da solicitação de tração em relação a esta distribuição. Deve-se notar que, no que se refere ao efeito do tracionamento, a variação entre a condição sem tracionamento e as condições sob tracionamento situou na faixa de +20% e -15%. Os resultados obtidos sugerem que em aplicações onde baixas deformações de tração são esperadas, como em aplicações de separação, o tracionamento do geotêxtil sob condições usuais (deformações menores que 10%), associado ao confinamento, não seria relevante para o seu comportamento como filtro, a menos de danos mecânicos localizados. Já em aplicações sem confinamento (tubos geotêxteis e barreiras de sedimentos) onde maiores deformações de tração são esperadas, o efeito do tracionamento sobre as características filtrantes do geotêxtil pode ser mais relevante. / Due to the current environmental demands and the higher level of regulation, granular materials usually used as filters have given way to new alternatives with less environmental impact and better cost-benefit. In this scenario geotextiles have been gaining attention. Although geotextiles perform well as filters, it is necessary to better understand the behavior of this material under field conditions. Based on this condition, the present work had as objective to evaluate the filtration opening size of nonwoven geotextiles under conditions of confinement and tension, which can take place in application of such materials in separation, geotextiles tubes or silt fences. Three nonwoven polyester needle-punched geotextiles with different masses per unit area (200, 300, 510 g/m²) were tested. Loads were applied to the geotextile specimens under two conditions, normal to the plane and in the geotextile plane, in order to evaluate the influences of confinement and tension, respectively. Geotextile deformations of up to 20% were applied under plane strain and biaxial asymmetric strains conditions. It was observed in the present study that the filtration opening sizes were reduced by confinement. However, for the conditions of tensile strains, changes in the filtration opening sizes were observed, which did not present a definite trend. For the nonwoven geotextile of 200g / m² the application of tensile stresses showed an increase of the filtration opening size. The application of tensile deformations to the 510g / m² geotextile suggests a reduction in pore sizes. However, for the 300g / m² nonwoven geotextile the effect of tensile stresses on the filtration opening size showed increases or reductions. The increase or reduction of geotextile filtration opening size depends on the distribution of fibers and the orientation of the tensile load with respect to that distribution. However, it should be noted that with regard to the effects of tensile strains, in comparison of unstressed sample with stressed sample, the results typically varied in the range + 20% and -15%. The results obtained suggest that in application where low strain levels are expected, such as in separation, the tensile strains expected (typically less than 10%), associated with confinement, would not be relevant to filter performance, unless localized mechanical damages take place. On the other hand, in applications where larger tensile strains are expected (geotextile tubes and silt fences) the influence of the tensile strain on the geotextile filter properties may be relevant.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-06T18:14:59Z No. of bitstreams: 1 2017_LaisKodamaCorreaDeMoraes.pdf: 7951277 bytes, checksum: c527e81c163caf7dd27467bde1d80fc4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-01-31T20:26:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_LaisKodamaCorreaDeMoraes.pdf: 7951277 bytes, checksum: c527e81c163caf7dd27467bde1d80fc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T20:26:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_LaisKodamaCorreaDeMoraes.pdf: 7951277 bytes, checksum: c527e81c163caf7dd27467bde1d80fc4 (MD5) Previous issue date: 2018-01-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / Um talude potencialmente instável próximo a vias, barragens ou áreas urbanas pode levar a consequências indesejáveis de ordem econômica e sobre vidas humanas. Assim, existe uma demanda por soluções que evitem as ocorrências dessa natureza e tragam respostas na direção de uma convivência segura com a instabilidade. Uma solução para uma situação de instabilidade de um talude cortado por uma via seria a mudança do seu traçado para um trecho em túnel, mas esta opção nem sempre é possível. O nível d’água em um maciço atua como causa principal de deslizamentos de grandes volumes. Nesses casos, uma forma eficiente de estabilização é a drenagem profunda. Mas, para taludes altos ou massas deslizantes profundas, a aplicação de drenos horizontais nem sempre alcança resultados satisfatórios. Estudos mostram que a implantação de túneis de drenagem pode cessar completamente o movimento de uma grande massa de solo já rompida. A aplicação de túneis como solução exige um estudo cauteloso para compreender a interação entre a estrutura subterrânea e o talude. Um túnel de drenagem pode ser um elemento extremamente benéfico para a estabilidade do talude, já que atua no alívio das poropressões no maciço. Porém, a depender de sua localização e dimensionamento, o mesmo pode gerar forças de percolação desfavoráveis, causar movimentos indesejados do maciço e levá-lo à ruptura. Sabendo que a interação entre taludes e túneis de drenagem é um aspecto pouco explorado no estado-da-prática da engenharia nacional, neste trabalho esta interação é avaliada por meio de casos históricos e de simulações numéricas paramétricas que têm por finalidade chegar a um melhor entendimento sobre como um túnel de drenagem pode alterar o comportamento de um talude. As simulações foram feitas com o uso de elementos finitos no programa RS²® 9.0 da RocScience. Foram estudadas posições variadas de túneis de drenagem com drenos radiais em diferentes quantidades e comprimentos, aplicando estas estruturas em taludes com diferentes materiais, incluindo uma junta de argila. Foi atestada a eficiência destas estruturas drenantes a partir da análise do estudo da poropressão no maciço, do fator de segurança, do rebaixamento do lençol freático e do fluxo nos drenos radiais e paredes do túnel. / A potentially unstable slope near roads, dams or urban areas can have undesirable economic consequences and lead to loss of lives. Thus, there is a demand for solutions that aim to avoid occurrences of this nature and seek definitive answers that allow a safe coexistence with instability. A possible solution would be to change the surface road to a tunnel section, but sometimes this option is impossible. The water level in a slope is the main cause of large-volume landslides. In these cases, an efficient solution to stabilize the slope is deep drainage. However, for high slopes or very deep sliding masses, the application of horizontal drains could not achieve satisfactory results. Studies show that the application of drainage tunnels can completely stop the movement of a large landslide (Terzaghi, 1960). The application of tunnels as a solution requires detailed study to understand the interaction between the underground structure and slopes. A drainage tunnel can be an extremely beneficial element for the stability of the slope, since it acts in the relief of the poropressures. However, depending on its location and dimensioning, it can generate unfavourable percolation forces, cause excessive ground movements and lead to collapse. Since the interaction between slopes and drainage tunnels is an underexplored aspect in the state-of-practice of Brazilian Engineering, this thesis presents its evaluation by means of historical cases and parametric numerical simulations that aim at a better understanding of how a drainage tunnel can affect a slope behaviour. The numerical simulations were done by means of finite elements method in the RS²® 9.0 software of RocScience. Different positions of drainage tunnels with radial drains were studied in different quantities and lengths, applying these structures to slopes with different materials, including a joint of clay. The efficiency of these drainage structures was verified from the analysis of the study of poropressures in the ground, the safety factor, the lowering of the water table and the flow in the radial drains and tunnel walls.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2009. / Submitted by wiliam de oliveira aguiar (wiliam@bce.unb.br) on 2011-07-07T19:03:24Z No. of bitstreams: 1 2009_AlissonJobimPereiraNascimento.pdf: 21567442 bytes, checksum: 0e126039583ccf850ca51a3ae20b99ab (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(tempestade_b@hotmail.com) on 2011-07-12T15:20:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_AlissonJobimPereiraNascimento.pdf: 21567442 bytes, checksum: 0e126039583ccf850ca51a3ae20b99ab (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-12T15:20:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_AlissonJobimPereiraNascimento.pdf: 21567442 bytes, checksum: 0e126039583ccf850ca51a3ae20b99ab (MD5) / O método eletrocinético tem se difundido de forma crescente em vários centros de pesquisas, passando a atuar em setores tais como engenharia de minas, engenharia civil e ambiental, alimentos e esportes. Para atender às áreas de aplicação, foi necessário o desenvolvimento de uma nova plataforma tecnológica, que combina uma grande variedade de materiais, funções e processos para a execução de atividades específicas. Sua utilização tem sido frequente em materiais sob diversas condições como: solos, lamas, pasta fluida, resíduos sólidos, dentre outros. Nos ensaios executados, foram inseridos eletrodos metálicos em drenos verticais préfabricados para compor o dreno condutor elétrico (DCE), que é a combinação dos fenômenos eletrocinéticos com as funções tradicionais dos geossintéticos (drenagem, filtração, proteção e reforço). Tanto o DCE, quanto os drenos verticais pré-fabricados (DVPs), foram investigados em modelos físicos, em diferentes escalas, na consolidação do solo tropical. Inicialmente foram realizados ensaios em laboratório, em uma célula eletro-osmótica, com a finalidade de otimizar os principais parâmetros eletro-osmóticos (voltagem, corrente) em diferentes meios de concentrações eletrolíticas (0; 16,5 e 33 g/L) e outros indicadores como tipo de eletrodo (cobre ou aço) e carga vertical (50 e 100 kPa), procedendo-se, em seguida, a aplicação em um modelo de maior escala (reservatórios experimentais). Em campo, foram realizados ensaios em dois reservatórios experimentais, utilizando-se a técnica convencional com DVP em uma e a tecnologia dos DCE em outra, usando a eletroosmose no modo normal e no modo reverso. O comportamento da poropressão e o desenvolvimento do recalque da argila levaram à conclusão que a eletricidade contribui de forma direta para aceleração do processo de consolidação de um solo. A resistência ao cisalhamento do solo foi medida antes e após os ensaios, onde constatou-se que nos ensaios eletrocinéticos os solos obtiveram maior ganho de resistência em relação aos solos nos ensaios convencionais para o mesmo intervalo de tempo. O consumo de energia encontrado foi aceitável quando associado ao benefício que o método proporcionou. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The electrokinetic method has been studied by a growing number of research centers, in application such as mining engineering, civil and environmental engineering, food and sports. To meet the application needs it was necessary to develop a new technology that combines a variety of materials, functions and processes for the implementation of specific activities. Its use has been common in materials under various conditions such as soil, sludge, slurry, solid waste, among others. Tests were carried out were inserting metal electrodes in vertical drains prefabricated to form the drain electrical conductor (DEC), which is the combination of electrokinetic phenomena with the traditional functions of drains (drainage, filtration, protection and enhancement). Both the DEC, as the prefabricated vertical drains (PVD), were investigated in physical models, at different scales, for the consolidation of tropical soil. Initially tests were performed in the laboratory, in an electro-osmotic cell, in order to optimize the main electro-osmotic parameters (voltage, current) in different environments of electrolyte concentrations (0, 16.5 and 33 g / L) and with other parameters such as type of electrode (copper or steel) and stress (50 and 100 kPa), proceeding then, with the application in a larger scale (experimental tanks) model. Two experimental tanks were used in the field trials with the conventional technique with PVD in one and DEC technology in the other, using the electro-osmosis in a normal and reverse modes. The variation of pore pressure and the development of settlements of the clay led to the conclusion that electricity directly contributes to accelerating the process of soil consolidation. The soil shear strength was measured before and after testing, where it was found that electrokinetics increased the soil strength. Energy consumption was found acceptable for the benefit that the method provided.

Entre os objetivos da engenharia geotécnica está a busca pelo entendimento e previsão do comportamento mecânico dos solos. Para isso, existem basicamente duas abordagens: ensaios de laboratório ou ensaios de campo. Em cada obra o Engenheiro Geotécnico deve julgar quais são os métodos e procedimentos mais indicados de investigação, que resultarão em parâmetros confiáveis de projeto. Os ensaios de campo foram desenvolvidos baseados nos solos argilosos e arenosos em virtude dos comportamentos distintamente bem definidos, especialmente em termos de drenagem. O mesmo ocorre para o ensaio DMT, cuja execução e interpretação são influenciadas pelo tipo de solo e pelas condições de drenagem. O grande desafio, neste caso, está na interpretação dos ensaios em solos cuja solicitação ocorre sob condição de drenagem parcial, como nos casos de barragens de rejeito de mineração, ou em depósitos naturais de solos siltosos, onde esta condição pode levar a erros de interpretação. No DMT, a ocorrência de drenagem parcial influencia tanto na etapa de cravação da lâmina, quanto na etapa de expansão da membrana. Neste sentido, o foco deste trabalho está no problema da dissipação de poropressão durante a expansão da membrana, apresentando procedimentos especiais para realização do ensaio DMT. Serão apresentados dois métodos de interpretação de resultados, visando compensar os erros de interpretação causados pela dissipação parcial de poropressão: Método de Dissipação Completa e, Método de Dissipação Incompleta. Este trabalho foi desenvolvido baseado na realização de ensaios de campo, com uma campanha executada em solo brasileiro argiloso, que serviu de base à interpretação, sendo complementada por 6 ensaios realizados em diferentes sítios na Itália. Os resultados dos ensaios realizados pelo Método de Dissipação Completa foram interpretados através de duas abordagens: Método da Igualdade (analítico) e Método Simplificado. Enquanto a interpretação do Método de Dissipação Incompleta é permitida apenas através de procedimento simplificado. A análise paramétrica apresentou comportamentos similares entre ambas abordagens, demonstrando que a taxa de dissipação é o fator que mais influencia nos resultados. Ao final, os métodos foram aplicados e validados em diferentes locais, apresentando resultados adequados e compatíveis com o comportamento previamente definido através de outros ensaios. / Among the geotechnical engineering goals are the understanding and prediction of soil behavior. For this, there are basically two approaches: laboratory or in situ tests. In this case, the Geotechnical Engineer must judge the most appropriate investigation methods and procedures that will result in reliable design parameters. In situ tests were developed for clay and sand given to the fact that the behavior of these soils is well-defined and drainage conditions are properly controlled. The DMT is no exception, with test and interpretation methods influenced by the drainage conditions. The challenge resides in the interpretation of tests carried out in soils under partial-drainage conditions, such as tailings dams or natural deposits of silty soils, where partial-drainage conditions are taking place around the DMT blade leading to errors on its interpretation. The partial drainage condition influences both the DMT blade penetration phase and the membrane expansion phase. In this sense, this work focus on the problem of the pore pressure dissipation taking place simultaneously to membrane expansion. A non-standard procedure is proposed to sounding the DMT in silts that include two methods for DMT interpretation in order to compensate the errors caused by the partial pore pressure dissipation: Method of Complete Dissipation Curve and Method of Incomplete Dissipation Curve. This work was developed based on tests carried out in Brazilian clay soils to develop the proposed approach that was validated latter in non-standard tests carried out in different Italian sites. The results of the tests performed by the complete dissipation method were interpreted through two approaches: Equality Method (analytical) and Simplified Method, while the interpretation of the incomplete dissipation method is possible only through simplified procedure. The parametric analysis showed that these approaches yield similar results, demonstrating that the dissipation rate is the most important factor in the analysis. At the end, the methods were applied and validated at different sites, showing results that are compatible to previously defined behavior of the soils.

O ensaio de palheta de campo em material siltoso levanta problemáticas relacionadas à sua execução e à interpretação dos resultados. O presente trabalho apresenta uma modelagem em poroelasticidade do ensaio de palheta. O modelo de ensaio é definido pelo problema de rotação de um cilindro infinito em um solo poroso. A solução do problema é buscada adotando um comportamento poroelástico não linear fictício tal que a resposta é localmente equivalente àquela do comportamento plástico perfeito. O modelo considera que a rotação do cilindro gera deformações volumétricas não desprezíveis e que a solução fechada de poropressão é garantida por um módulo de cisalhamento equivalente. As soluções do campo de tensões e deformações descritas por equações analíticas são obtidas numericamente por meio do método de diferenças finitas. O modelo é avaliado através de uma comparação com os resultados de simulação em elementos finitos e de solução do modelo com o uso de software de álgebra computacional. Os critérios de Tresca e de Drucker-Prager são considerados nas avaliações. As condições de drenagem foram estudadas através da curva característica de drenagem no espação grau de drenagem U versus velocidade normalizada V. A influência da rigidez e da resistência do material sobre o fenômeno de dissipação foram interpretados no mesmo espaço U ×V . Também foi demonstrado que a dissipação é sensível à definição da zona de influência. O parâmetro numérico de discretização do domínio para o método de diferenças finitas para a obtenção de resultados de boa precisão foi identificado. O modelo foi aplicado para a modelagem do ensaio de palheta em resíduo de zinco e para a interpretação dos resultados desse ensaio. Demonstrou-se que o modelo proposto permite a identificações dos padrões de ensaio que garantem os comportamentos desejados, além de possibilitar o estudo da sensibilidade do processo de dissipação em relação à rigidez e resistência do material. / The Field Vane Test in silty materials raises problematics related to its execution and interpretation of results. The work presents a model for the vane test based on poroelasticity. The modeling of the test is characterized by the problem of the rotation of an infinite cylinder in a porous soil. The solution of the problem is sought by adopting a fictitious non-linear poroelastic behavior such that the answer is locally equivalent to the one corresponding to a perfect plastic behavior. The revised model assumes that rotation of the cylinder does generate volumetric deformation which one is not negligible and the close form of solution for pore pressure is guaranteed by an equivalent shear modulus. The solutions of stresses and displacement field are obtained numerically using the finite difference method. The model is evaluated for materials characterized by two criteria Tresca and Drucker-Prager through a comparison of results obtained by simulation in finite element model and by simulation using computer algebra software. The drainage conditions have been studied through the drainage characteristic curve U ×V . The influence of the stiffness and strength of the material on the dissipation phenomena were interpreted in the same space U ×V . It was also demonstrated that the dissipation process is sensitive to the definition of the influence zone. The numerical parameters to obtain good precision results were identified. The model was applied to the modeling Vane Test in zinc residue and the interpretation of experimental results. It has been shown that the proposed model allows the identification of test patterns that ensures the desired drainage behavior and allows the study of the sensitivity of the dissipation process for stiffness and strength of the material.

O ensaio de palheta de campo em material siltoso levanta problemáticas relacionadas à sua execução e à interpretação dos resultados. O presente trabalho apresenta uma modelagem em poroelasticidade do ensaio de palheta. O modelo de ensaio é definido pelo problema de rotação de um cilindro infinito em um solo poroso. A solução do problema é buscada adotando um comportamento poroelástico não linear fictício tal que a resposta é localmente equivalente àquela do comportamento plástico perfeito. O modelo considera que a rotação do cilindro gera deformações volumétricas não desprezíveis e que a solução fechada de poropressão é garantida por um módulo de cisalhamento equivalente. As soluções do campo de tensões e deformações descritas por equações analíticas são obtidas numericamente por meio do método de diferenças finitas. O modelo é avaliado através de uma comparação com os resultados de simulação em elementos finitos e de solução do modelo com o uso de software de álgebra computacional. Os critérios de Tresca e de Drucker-Prager são considerados nas avaliações. As condições de drenagem foram estudadas através da curva característica de drenagem no espação grau de drenagem U versus velocidade normalizada V. A influência da rigidez e da resistência do material sobre o fenômeno de dissipação foram interpretados no mesmo espaço U ×V . Também foi demonstrado que a dissipação é sensível à definição da zona de influência. O parâmetro numérico de discretização do domínio para o método de diferenças finitas para a obtenção de resultados de boa precisão foi identificado. O modelo foi aplicado para a modelagem do ensaio de palheta em resíduo de zinco e para a interpretação dos resultados desse ensaio. Demonstrou-se que o modelo proposto permite a identificações dos padrões de ensaio que garantem os comportamentos desejados, além de possibilitar o estudo da sensibilidade do processo de dissipação em relação à rigidez e resistência do material. / The Field Vane Test in silty materials raises problematics related to its execution and interpretation of results. The work presents a model for the vane test based on poroelasticity. The modeling of the test is characterized by the problem of the rotation of an infinite cylinder in a porous soil. The solution of the problem is sought by adopting a fictitious non-linear poroelastic behavior such that the answer is locally equivalent to the one corresponding to a perfect plastic behavior. The revised model assumes that rotation of the cylinder does generate volumetric deformation which one is not negligible and the close form of solution for pore pressure is guaranteed by an equivalent shear modulus. The solutions of stresses and displacement field are obtained numerically using the finite difference method. The model is evaluated for materials characterized by two criteria Tresca and Drucker-Prager through a comparison of results obtained by simulation in finite element model and by simulation using computer algebra software. The drainage conditions have been studied through the drainage characteristic curve U ×V . The influence of the stiffness and strength of the material on the dissipation phenomena were interpreted in the same space U ×V . It was also demonstrated that the dissipation process is sensitive to the definition of the influence zone. The numerical parameters to obtain good precision results were identified. The model was applied to the modeling Vane Test in zinc residue and the interpretation of experimental results. It has been shown that the proposed model allows the identification of test patterns that ensures the desired drainage behavior and allows the study of the sensitivity of the dissipation process for stiffness and strength of the material.

Entre os objetivos da engenharia geotécnica está a busca pelo entendimento e previsão do comportamento mecânico dos solos. Para isso, existem basicamente duas abordagens: ensaios de laboratório ou ensaios de campo. Em cada obra o Engenheiro Geotécnico deve julgar quais são os métodos e procedimentos mais indicados de investigação, que resultarão em parâmetros confiáveis de projeto. Os ensaios de campo foram desenvolvidos baseados nos solos argilosos e arenosos em virtude dos comportamentos distintamente bem definidos, especialmente em termos de drenagem. O mesmo ocorre para o ensaio DMT, cuja execução e interpretação são influenciadas pelo tipo de solo e pelas condições de drenagem. O grande desafio, neste caso, está na interpretação dos ensaios em solos cuja solicitação ocorre sob condição de drenagem parcial, como nos casos de barragens de rejeito de mineração, ou em depósitos naturais de solos siltosos, onde esta condição pode levar a erros de interpretação. No DMT, a ocorrência de drenagem parcial influencia tanto na etapa de cravação da lâmina, quanto na etapa de expansão da membrana. Neste sentido, o foco deste trabalho está no problema da dissipação de poropressão durante a expansão da membrana, apresentando procedimentos especiais para realização do ensaio DMT. Serão apresentados dois métodos de interpretação de resultados, visando compensar os erros de interpretação causados pela dissipação parcial de poropressão: Método de Dissipação Completa e, Método de Dissipação Incompleta. Este trabalho foi desenvolvido baseado na realização de ensaios de campo, com uma campanha executada em solo brasileiro argiloso, que serviu de base à interpretação, sendo complementada por 6 ensaios realizados em diferentes sítios na Itália. Os resultados dos ensaios realizados pelo Método de Dissipação Completa foram interpretados através de duas abordagens: Método da Igualdade (analítico) e Método Simplificado. Enquanto a interpretação do Método de Dissipação Incompleta é permitida apenas através de procedimento simplificado. A análise paramétrica apresentou comportamentos similares entre ambas abordagens, demonstrando que a taxa de dissipação é o fator que mais influencia nos resultados. Ao final, os métodos foram aplicados e validados em diferentes locais, apresentando resultados adequados e compatíveis com o comportamento previamente definido através de outros ensaios. / Among the geotechnical engineering goals are the understanding and prediction of soil behavior. For this, there are basically two approaches: laboratory or in situ tests. In this case, the Geotechnical Engineer must judge the most appropriate investigation methods and procedures that will result in reliable design parameters. In situ tests were developed for clay and sand given to the fact that the behavior of these soils is well-defined and drainage conditions are properly controlled. The DMT is no exception, with test and interpretation methods influenced by the drainage conditions. The challenge resides in the interpretation of tests carried out in soils under partial-drainage conditions, such as tailings dams or natural deposits of silty soils, where partial-drainage conditions are taking place around the DMT blade leading to errors on its interpretation. The partial drainage condition influences both the DMT blade penetration phase and the membrane expansion phase. In this sense, this work focus on the problem of the pore pressure dissipation taking place simultaneously to membrane expansion. A non-standard procedure is proposed to sounding the DMT in silts that include two methods for DMT interpretation in order to compensate the errors caused by the partial pore pressure dissipation: Method of Complete Dissipation Curve and Method of Incomplete Dissipation Curve. This work was developed based on tests carried out in Brazilian clay soils to develop the proposed approach that was validated latter in non-standard tests carried out in different Italian sites. The results of the tests performed by the complete dissipation method were interpreted through two approaches: Equality Method (analytical) and Simplified Method, while the interpretation of the incomplete dissipation method is possible only through simplified procedure. The parametric analysis showed that these approaches yield similar results, demonstrating that the dissipation rate is the most important factor in the analysis. At the end, the methods were applied and validated at different sites, showing results that are compatible to previously defined behavior of the soils.

A influência do nível d’água na deformabilidade dos materiais constituintes de pavimentos, especialmente dos subleitos, tem sido historicamente destacada; justificando, inclusive, a construção de drenos profundos. Nos projetos de drenagem de pavimentos, as oscilações de nível d’água são, frequentemente, inferidas a partir da intensidade de chuvas e do nível de equilíbrio do lençol freático. Contudo, no Brasil, são raros os estudos que relacionam as deflexões do pavimento com o nível d’água efetivamente registrado no interior dos subleitos. Para avaliar a influência da profundidade do nível d’água na sucção e na deflexão de pavimentos flexíveis, foram construídas duas pistas experimentais com pavimentos representativos de estruturas rodoviárias do sul do Brasil (base e sub-base granulares e revestimento em mistura asfáltica a quente). As pistas experimentais estão localizadas na Área de Pesquisas e Testes de Pavimentos (APTP), no Campus do Vale da UFRGS, em Porto Alegre. As oscilações do nível de lençol freático sob o pavimento foram induzidas através da variação do nível d’água em drenos profundos, construídos nas laterais das pistas experimentais. Os efeitos dos níveis d’água no nível do lençol freático e na sucção dos solos de subleito foram avaliados com auxílio de medidores de níveis de água, piezômetros e tensiômetros. Com a movimentação do nível d’água do lençol freático sob o pavimento, mediram-se deflexões para avaliar o efeito na deformabilidade elástica dos solos do subleito e seus reflexos no comportamento estrutural dos pavimentos. Ensaios em laboratório foram realizados em corpos de prova moldados a partir de blocos indeformados coletados no local das pistas experimentais. Os resultados de laboratório, da instrumentação das pistas e dos levantamentos defletométricos permitiram avaliar as relações existentes entre as variáveis: nível d’água, sucção e deflexão do pavimento, sob a ação de diferentes níveis d’água induzidos no solo através dos drenos. / The effect of groundwater level on deformability of materials used in pavements, particularly subgrades, has been confirmed along time and has justified the construction of deep drains. In projects of pavement drainage, water level oscillations are often inferred from the amount of rainfall and the balance level of the groundwater table. In Brazil, few studies have evaluated the association between pavement deflection and the effectively recorded groundwater level in the subgrade layer. To evaluate the effect of water level depth on suction and deflection of flexible pavements, two test roads were built with pavements representative of the roads in southern Brazil (granular base and subbase layers and hot-mix asphalt surface). The test roads were built in the Road Research and Test Area of the Campus do Vale, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brazil. The oscillations of the groundwater table under the pavement were induced by water level variations produced by deep drains built next to the test roads. The effects of variations on groundwater table level and subgrade soil suction were evaluated using water level gauges, piezometers and tensiometers. As groundwater levels moved under the pavement, deflections were measured to evaluate the effect of elastic deformations of the subgrade soil on the structural behavior of pavements. Laboratory tests were conducted with specimens prepared using non-deformed blocks collected from the site of the test roads. Laboratory tests, gauge readings and deflectometry measured the progression of water levels and suction, and the elastic vertical displacements of the test road surfaces were demonstrated. Results and analyses defined the associations of water level, soil suction and deflection with the action of different water levels induced by the action of drains.

Esta dissertação discute o emprego de técnicas de estabilização de taludes rodoviários de corte e aterros utilizando drenagem superficial e vegetação. Os conceitos de aplicação de vegetação no aumento da resistência do solo, diminuição da poro-pressão e diminuição da erosão superficial do terreno são revisados. O trabalho discute a importância da interação solo-vegetação, sua influência em taludes, a importância da matéria orgânica nos solos, a sucessão vegetal com vegetação nativa. Estes conceitos foram utilizados na análise de um trecho da BR386, entre a entrada para a via de acesso a Progresso até Canoas, atualmente em processo de duplicação. A partir da inspeção de campo foram identificados os principais problemas de instabilidade e erosão da obra. Foram coletadas seis amostras de solos de quatro taludes da obra para caracterização e para melhor descrição dos problemas de ruptura superficial e controle de erosão nos cortes e aterros analisados. Os materiais amostrados envolveram duas amostras com característica de argila de alta plasticidade, uma argila de baixa plasticidade, uma areia siltosa não plástica, uma areia argilosa e uma areia argilosa não plástica. Foram analisados os problemas encontrados em campo, em função do tipo de materiais, tendo sido propostas soluções adaptadas a cada caso, principalmente focando problemas referentes à drenagem e a busca de soluções ambientais eficazes e com preservação do caráter paisagístico. / This work discusses the use of stabilization techniques for road cuttings and embankments using drainage and vegetation. The concepts of increase soil strength due to vegetation, decrease of the pore pressure and reduction in erosion of the ground surface are reviewed. The work also discusses the importance of soil-vegetation interactions, their influence on slopes, the importance of organic matter in soils and plant succession with native vegetation. These concepts were used in the analysis of a length of the BR386 highway, between the entrance to the access route to Progress up to Canoas, currently in the process of duplication. From the field inspection the main problems of instability and erosion of the works were identified. Six soil samples were collected from four slopes for soil characterization and better description of the superficial instabilities and erosion control in the cuts and embankments analyzed. The materials involved two samples with characteristic of high plasticity clay, low plasticity clay, non plastic silty sand and sand clay not plastic. The problems encountered in the field were analyzed, considering the type of soils involved and proposals of solutions have been made adapted for each case, mainly focusing on drainage and the search for effective environmental solutions which preserve the landscape character.