Cette dissertation correspond à l\'étude de la perméabilité aux gaz et du frottement d\'interface des géocomposites bentonitiques (GCBs) et d\'autres systèmes géosynthétiques destinés à la composition des couches de couverture des centres de stockage des déchets. Par rapport le flux gazeux, la recherche a eu l\'objectif de présenter un équipement et proposer une nouvelle méthodologie d\'essai destinée à mesurer la perméabilité aux gaz des géocomposites bentonitiques partiellement hydratés en régime transitoire. Comparée à la méthode conventionnelle de détermination de ce paramètre sous flux en régime stationnaire, la méthode proposée a donné des résultats similaires, mais plus rapidement et avec un appareillage plus simple. La recherche a fait la caractérisation du frottement d\'interface de géosynthétiques à travers l\'emploi de l\'équipement plan incliné, donc en considerant des faibles contraintes de confinement. Cette étude a montré que les géosynthétiques sont sensibles à la déformation cumulée sur leurs surfaces, ce qui joue sur leurs propriétés de résistance au cisaillement d\'interface, pouvant augmenter ou réduire la stabilité des interfaces. La recherche a permis de conclure qu\'il est possible de distinguer les comportements résistants d\'interfaces du type sol compacté-géosynthétique soumises à de faibles contraintes de confinement grâce à l\'équipement plan incliné. Les constats experimentaux entraînent une discussion sur l\'usage des géosynthétiques de renforcement du sol de couverture selon la méthodologie constructive traditionnelle qui considère le besoin de recourir à ces géosynthétiques pour renforcer l\'interface sol-géotextile supposée critique. En plus, des interfaces géosynthétiques avec géocomposites bentonitiques ont été étudiées pour évaluer leur comportement résistant en fonction du degré d\'hydratation de la composante bentonite, de l\'incidence de cycles de sèchage-humidification, du ruissellement d\'eau au niveau de l\'interface, de l\'humidification de l\'interface et du type de géotextile de contact. Les essais d\'interface Géomembrane-GCB ont montré que l\'extrusion de bentonite dûe au chargement appliqué détermine le comportement résistant car la résistance d\'interface mobilisée est drastiquement réduite par la lubrification additionnelle de cette bentonite, du fait de l\'écoulement au niveau de l\'interface de l\'eau de ruissellement. Pour les essais d\'interface du type GCB-Géosynthétiques de drainage, la résistance mobilisée s\'est montrée fortement dépendante de la structure du dispositif de drainage, du type de géotextile en contact et de la consistance de la composante bentonite du GCB. / Esta tese consiste no estudo da permeabilidade à gás e da resistência ao cisalhamento de interface de geocompostos bentoníticos (GCLs) e de outros sistemas geossintéticos que compõem as camadas de cobertura de aterros sanitários. Com relação ao fluxo gasoso, a pesquisa teve o propósito de apresentar um equipamento e propor uma nova metodologia de ensaio destinada a medir a permeabilidade a gás de GCLs parcialmente hidratados sob regime de fluxo transiente. Comparada à metodologia convencional de determinação desse parâmetro sob regime de fluxo permanente, o método proposto forneceu resultados similares, porém de um modo mais rápido e por meio de uma aparelhagem mais simples. O atrito de interface de geossintéticos foi estudado mediante o emprego do equipamento plano inclinado, sob baixas tensões de confinamento. O estudo mostrou que os geossintéticos são sensíveis à deformação acumulada sobre sua superfície que pode implicar um aumento ou uma redução da resistência de interface. A pesquisa permitiu concluir que é possível distinguir o comportamento resistente de interfaces do tipo solo compactado-geossintético submetidas a baixas tensões confinantes via equipamento de plano inclinado. As constatações experimentais permitem questionar o uso de geossintéticos de reforço do solo de cobertura segundo a metodologia construtiva tradicional que considera a necessidade de emprego destes geossintéticos para reforçar a interface solo-geotêxtil suposta crítica. Além disso, interfaces geossintéticas contemplando GCLs foram estudadas a fim de se avaliar o comportamento resistente desses sistemas conforme o grau de hidratação da bentonita, a incidência de ciclos de secagem e umedecimento, o escoamento de água no nível da interface, a umidificação da interface e o tipo de material de contato. Os ensaios de interface geomembrana-GCL mostraram que a extrusão da bentonita, devida ao carregamento aplicado, determina o comportamento resistente da interface, visto que a resistência ao cisalhamento mobilizada é fortemente reduzida pela lubrificação adicional desta bentonita quando da incidência de um escoamento de água na interface. Para os ensaios de interface do tipo GCL-geossintéticos de drenagem, a resistência mobilizada se mostrou dependente da estrutura do elemento drenante, do tipo de geotêxtil de contato e da consistência da componente bentonita do GCL.

Esta tese consiste no estudo da permeabilidade à gás e da resistência ao cisalhamento de interface de geocompostos bentoníticos (GCLs) e de outros sistemas geossintéticos que compõem as camadas de cobertura de aterros sanitários. Com relação ao fluxo gasoso, a pesquisa teve o propósito de apresentar um equipamento e propor uma nova metodologia de ensaio destinada a medir a permeabilidade a gás de GCLs parcialmente hidratados sob regime de fluxo transiente. Comparada à metodologia convencional de determinação desse parâmetro sob regime de fluxo permanente, o método proposto forneceu resultados similares, porém de um modo mais rápido e por meio de uma aparelhagem mais simples. O atrito de interface de geossintéticos foi estudado mediante o emprego do equipamento plano inclinado, sob baixas tensões de confinamento. O estudo mostrou que os geossintéticos são sensíveis à deformação acumulada sobre sua superfície que pode implicar um aumento ou uma redução da resistência de interface. A pesquisa permitiu concluir que é possível distinguir o comportamento resistente de interfaces do tipo solo compactado-geossintético submetidas a baixas tensões confinantes via equipamento de plano inclinado. As constatações experimentais permitem questionar o uso de geossintéticos de reforço do solo de cobertura segundo a metodologia construtiva tradicional que considera a necessidade de emprego destes geossintéticos para reforçar a interface solo-geotêxtil suposta crítica. Além disso, interfaces geossintéticas contemplando GCLs foram estudadas a fim de se avaliar o comportamento resistente desses sistemas conforme o grau de hidratação da bentonita, a incidência de ciclos de secagem e umedecimento, o escoamento de água no nível da interface, a umidificação da interface e o tipo de material de contato. Os ensaios de interface geomembrana-GCL mostraram que a extrusão da bentonita, devida ao carregamento aplicado, determina o comportamento resistente da interface, visto que a resistência ao cisalhamento mobilizada é fortemente reduzida pela lubrificação adicional desta bentonita quando da incidência de um escoamento de água na interface. Para os ensaios de interface do tipo GCL-geossintéticos de drenagem, a resistência mobilizada se mostrou dependente da estrutura do elemento drenante, do tipo de geotêxtil de contato e da consistência da componente bentonita do GCL. / Cette dissertation correspond à l\'étude de la perméabilité aux gaz et du frottement d\'interface des géocomposites bentonitiques (GCBs) et d\'autres systèmes géosynthétiques destinés à la composition des couches de couverture des centres de stockage des déchets. Par rapport le flux gazeux, la recherche a eu l\'objectif de présenter un équipement et proposer une nouvelle méthodologie d\'essai destinée à mesurer la perméabilité aux gaz des géocomposites bentonitiques partiellement hydratés en régime transitoire. Comparée à la méthode conventionnelle de détermination de ce paramètre sous flux en régime stationnaire, la méthode proposée a donné des résultats similaires, mais plus rapidement et avec un appareillage plus simple. La recherche a fait la caractérisation du frottement d\'interface de géosynthétiques à travers l\'emploi de l\'équipement plan incliné, donc en considerant des faibles contraintes de confinement. Cette étude a montré que les géosynthétiques sont sensibles à la déformation cumulée sur leurs surfaces, ce qui joue sur leurs propriétés de résistance au cisaillement d\'interface, pouvant augmenter ou réduire la stabilité des interfaces. La recherche a permis de conclure qu\'il est possible de distinguer les comportements résistants d\'interfaces du type sol compacté-géosynthétique soumises à de faibles contraintes de confinement grâce à l\'équipement plan incliné. Les constats experimentaux entraînent une discussion sur l\'usage des géosynthétiques de renforcement du sol de couverture selon la méthodologie constructive traditionnelle qui considère le besoin de recourir à ces géosynthétiques pour renforcer l\'interface sol-géotextile supposée critique. En plus, des interfaces géosynthétiques avec géocomposites bentonitiques ont été étudiées pour évaluer leur comportement résistant en fonction du degré d\'hydratation de la composante bentonite, de l\'incidence de cycles de sèchage-humidification, du ruissellement d\'eau au niveau de l\'interface, de l\'humidification de l\'interface et du type de géotextile de contact. Les essais d\'interface Géomembrane-GCB ont montré que l\'extrusion de bentonite dûe au chargement appliqué détermine le comportement résistant car la résistance d\'interface mobilisée est drastiquement réduite par la lubrification additionnelle de cette bentonite, du fait de l\'écoulement au niveau de l\'interface de l\'eau de ruissellement. Pour les essais d\'interface du type GCB-Géosynthétiques de drainage, la résistance mobilisée s\'est montrée fortement dépendante de la structure du dispositif de drainage, du type de géotextile en contact et de la consistance de la composante bentonite du GCB.

Grande percentagem do território brasileiro é coberta por solos finos (% passando peneira # 200 > 50%), geralmente de origem tropical, que poderiam ser classificados como solos de baixa capacidade de drenagem. Estes solos não atendem às recomendações técnicas para solos de aterro de estruturas reforçadas, conforme exigido pela AASHTO e BS 8006. Neste trabalho foi avaliado experimentalmente um dos parâmetros mais importantes de projeto de Terra Armada, que condiciona o mecanismo de transferência de carga, o coeficiente de atrito aparente solo-fita metálica (f*). Foi avaliada a influência das características dos solos para as classes de solos estabelecidas pela NBR 9286/86 para o caso de fitas metálicas, e, dos critérios que sustentam o uso de fitas poliméricas, sob diversas tensões verticais atuantes nas fitas, simulando o efeito da profundidade. As informações foram obtidas através de ensaios de arrancamento de fitas metálicas e poliméricas realizados em laboratório e depois comparadas aos resultados teóricos da norma e àqueles preconizados para o uso de fitas poliméricas. Os ensaios realizados com as fitas em solo não convencional 1 e em areia mal graduada, mostraram que para profundidades equivalentes a tensões verticais até 50 kPa, os dois tipos de inclusões possuem valores de coeficiente de interação com o solo maiores que a unidade, isso tornaria razoável o seu uso sob o ponto de vista deste parâmetro e nas condições da realização dos ensaios, quando comparado com a norma, e com os critérios que sustentam o uso das fitas poliméricas em técnica de solo armado. No entanto, para maiores profundidades, a interação apresenta uma tendência de diminuição. O solo não convencional 2 valores da interação muito baixos. Foram instalados strain gages ao longo do comprimento das fitas para monitoramento dos esforços no maciço. Nota-se que esforços elevados ocorreram nas regiões mais próximas do ponto de aplicação da força de arrancamento. / A large percentage of Brazil\'s territory is covered with fine tropical soil (50% passing #200) which can be classified as soils with low drainage capacity. These soils do not meet the technical recommendations for backfill of reinforced soil structures by AASHTO and BS 8006. This paper presents the result of an experimental evaluation of one of the most important design parameters of mechanically stabilized earth with concrete wall facing. The apparent friction coefficient of soil-steel strips and soil-polymeric strips is the project parameter. Also was evaluated the influence of soil characteristics for soil types listed by the NBR 9286/86 for metal strips and for the criteria that support the use of polymeric strips. The evaluation included the application of different vertical stresses on the strips simulating the effect of depth. The information obtained from pullout tests performed in laboratory was compared to the standard theoretical values and design values for polymeric strips. Tests performed on strips in nonconventional soil (1) and poorly graded sand showed that at depths equivalent to vertical stresses up to 50 kPa the two types of inclusions have coefficients of interaction greater than unity, which appears reasonable. Therefore, such soils can be used as backfill soils in the conditions tested and at equal or lesser stress levels. Nonconventional soil (2) showed low value of the friction coefficient. The strain gages installed along the length of the strips recorded the distribution of tensile stress in pull-out tests. Higher tensile stress was recorded by the gages nearest the point of application of the pull-out force.

Em geral, as recomendações normativas sugerem a utilização de materiais granulares para a construção de estruturas em solo reforçado, principalmente devido à sua elevada resistência ao cisalhamento e boa capacidade de drenagem. No entanto, nem sempre há disponibilidade deste tipo de material no entorno das obras, tornando o uso dos solos finos imperativo para a viabilização desta solução. No Brasil, solos residuais finos são encontrados em abundância e, muitas vezes, apresentam excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento e baixa compressibilidade. Contudo, o seu uso pode induzir poro-pressões indesejáveis durante a construção ou cisalhamento do aterro reforçado. Por outro lado, as elevadas sucções matriciais que podem persistir em seu interior geram um aumento na estabilidade dos maciços reforçados. Neste contexto, este trabalho apresenta os resultados experimentais e discute o efeito da variação climática (umedecimento e secagem) na resistência de interface solo coesivo-fita polimérica de uma estrutura de contenção em solo reforçado. Os ensaios foram realizados com amostras compactadas de um solo residual de gnaisse típico da cidade de São Paulo e uma fita polimérica de alta aderência. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento sob três diferentes níveis de tensão normal e de sucção, além da condição inundada. Ensaios triaxiais saturados (CU) e não saturados (CW) foram realizados para a determinação da envoltória de resistência tridimensional do solo, avaliação da eficiência da interação solo-reforço e para a verificação do comportamento da água intersticial durante o cisalhamento. Os resultados indicam que o solo coesivo em questão apresenta excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento, elevada capacidade de se manter sob pressões negativas da água intersticial e uma eficiente interação com as fitas poliméricas, o que possibilitaria a execução de estruturas estáveis quanto ao arrancamento dos reforços. Além disso, sugerem um crescimento não linear da máxima resistência de interface com o aumento da sucção matricial do solo e uma tendência de redução dos coeficientes de atrito aparente solo-reforço (f*) com o umedecimento das amostras. Porém, mostraram que a sucção matricial exerce pouca influência na resistência residual da interface solo reforço. / Current specifications for reinforced soil structures generally require the use of granular backfill due to their high strength, well drainage capacity and low volume change potential. However, in cases where granular fills are not easily and readily available, poorly draining soils should be used to enable the implementation of a mechanically stabilized earth wall (MSEW). In Brazil, the fine-grained residual soils that cover large areas of its territory frequently present high shear strengths and low compressibility. However, the use of cohesive soils can cause unwanted effects in structure stability due to the water content variations of the backfill soil, and the potential development of pore-water pressures or loss of strength. On the other hand, matric suctions may increase the soil-geosynthetic interface shear strength. In this context, this study presents the experimental results and discusses the effects of seasonal climatic variations (wetting and drying) on shear strength of soil-geosynthetic straps interfaces under unsaturated conditions. For the laboratory investigation, a compacted residual soil of gneiss composed of 80% silty sand passed through a 0.075mm sieve, sourced from São Paulo city, and a high-tenacity polyester strap were used. Direct shear and pullout tests were conducted with three different net normal stresses and levels of matric suction, besides the inundated condition. Triaxial tests under saturated (CU) and unsaturated (CW) conditions with suction measurement using a high capacity tensiometer were performed in order to evaluate the shear strength parameters of the unsaturated soil, the interface efficiency of the soil-geosynthetic strap and the pore water pressure variations during shear. The results indicate that the cohesive soil used in this study has excellent shear strength parameters, a high capacity to maintain negative pore water pressures and presents an efficient interaction with the geosynthetics straps, which would allow the implementation of a stable MSEW for failure by pullout. Furthermore they reveal that the peak shear strength of the soil-geosynthetic strap interface increases nonlinearly with the soil suction, while the apparent friction factor (f*) decreases with the increase in molding moisture contents. On the other hand, the effect of suction on the post-peak shear strength of the interface was negligible.

Em geral, as recomendações normativas sugerem a utilização de materiais granulares para a construção de estruturas em solo reforçado, principalmente devido à sua elevada resistência ao cisalhamento e boa capacidade de drenagem. No entanto, nem sempre há disponibilidade deste tipo de material no entorno das obras, tornando o uso dos solos finos imperativo para a viabilização desta solução. No Brasil, solos residuais finos são encontrados em abundância e, muitas vezes, apresentam excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento e baixa compressibilidade. Contudo, o seu uso pode induzir poro-pressões indesejáveis durante a construção ou cisalhamento do aterro reforçado. Por outro lado, as elevadas sucções matriciais que podem persistir em seu interior geram um aumento na estabilidade dos maciços reforçados. Neste contexto, este trabalho apresenta os resultados experimentais e discute o efeito da variação climática (umedecimento e secagem) na resistência de interface solo coesivo-fita polimérica de uma estrutura de contenção em solo reforçado. Os ensaios foram realizados com amostras compactadas de um solo residual de gnaisse típico da cidade de São Paulo e uma fita polimérica de alta aderência. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento sob três diferentes níveis de tensão normal e de sucção, além da condição inundada. Ensaios triaxiais saturados (CU) e não saturados (CW) foram realizados para a determinação da envoltória de resistência tridimensional do solo, avaliação da eficiência da interação solo-reforço e para a verificação do comportamento da água intersticial durante o cisalhamento. Os resultados indicam que o solo coesivo em questão apresenta excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento, elevada capacidade de se manter sob pressões negativas da água intersticial e uma eficiente interação com as fitas poliméricas, o que possibilitaria a execução de estruturas estáveis quanto ao arrancamento dos reforços. Além disso, sugerem um crescimento não linear da máxima resistência de interface com o aumento da sucção matricial do solo e uma tendência de redução dos coeficientes de atrito aparente solo-reforço (f*) com o umedecimento das amostras. Porém, mostraram que a sucção matricial exerce pouca influência na resistência residual da interface solo reforço. / Current specifications for reinforced soil structures generally require the use of granular backfill due to their high strength, well drainage capacity and low volume change potential. However, in cases where granular fills are not easily and readily available, poorly draining soils should be used to enable the implementation of a mechanically stabilized earth wall (MSEW). In Brazil, the fine-grained residual soils that cover large areas of its territory frequently present high shear strengths and low compressibility. However, the use of cohesive soils can cause unwanted effects in structure stability due to the water content variations of the backfill soil, and the potential development of pore-water pressures or loss of strength. On the other hand, matric suctions may increase the soil-geosynthetic interface shear strength. In this context, this study presents the experimental results and discusses the effects of seasonal climatic variations (wetting and drying) on shear strength of soil-geosynthetic straps interfaces under unsaturated conditions. For the laboratory investigation, a compacted residual soil of gneiss composed of 80% silty sand passed through a 0.075mm sieve, sourced from São Paulo city, and a high-tenacity polyester strap were used. Direct shear and pullout tests were conducted with three different net normal stresses and levels of matric suction, besides the inundated condition. Triaxial tests under saturated (CU) and unsaturated (CW) conditions with suction measurement using a high capacity tensiometer were performed in order to evaluate the shear strength parameters of the unsaturated soil, the interface efficiency of the soil-geosynthetic strap and the pore water pressure variations during shear. The results indicate that the cohesive soil used in this study has excellent shear strength parameters, a high capacity to maintain negative pore water pressures and presents an efficient interaction with the geosynthetics straps, which would allow the implementation of a stable MSEW for failure by pullout. Furthermore they reveal that the peak shear strength of the soil-geosynthetic strap interface increases nonlinearly with the soil suction, while the apparent friction factor (f*) decreases with the increase in molding moisture contents. On the other hand, the effect of suction on the post-peak shear strength of the interface was negligible.

Grande percentagem do território brasileiro é coberta por solos finos (% passando peneira # 200 > 50%), geralmente de origem tropical, que poderiam ser classificados como solos de baixa capacidade de drenagem. Estes solos não atendem às recomendações técnicas para solos de aterro de estruturas reforçadas, conforme exigido pela AASHTO e BS 8006. Neste trabalho foi avaliado experimentalmente um dos parâmetros mais importantes de projeto de Terra Armada, que condiciona o mecanismo de transferência de carga, o coeficiente de atrito aparente solo-fita metálica (f*). Foi avaliada a influência das características dos solos para as classes de solos estabelecidas pela NBR 9286/86 para o caso de fitas metálicas, e, dos critérios que sustentam o uso de fitas poliméricas, sob diversas tensões verticais atuantes nas fitas, simulando o efeito da profundidade. As informações foram obtidas através de ensaios de arrancamento de fitas metálicas e poliméricas realizados em laboratório e depois comparadas aos resultados teóricos da norma e àqueles preconizados para o uso de fitas poliméricas. Os ensaios realizados com as fitas em solo não convencional 1 e em areia mal graduada, mostraram que para profundidades equivalentes a tensões verticais até 50 kPa, os dois tipos de inclusões possuem valores de coeficiente de interação com o solo maiores que a unidade, isso tornaria razoável o seu uso sob o ponto de vista deste parâmetro e nas condições da realização dos ensaios, quando comparado com a norma, e com os critérios que sustentam o uso das fitas poliméricas em técnica de solo armado. No entanto, para maiores profundidades, a interação apresenta uma tendência de diminuição. O solo não convencional 2 valores da interação muito baixos. Foram instalados strain gages ao longo do comprimento das fitas para monitoramento dos esforços no maciço. Nota-se que esforços elevados ocorreram nas regiões mais próximas do ponto de aplicação da força de arrancamento. / A large percentage of Brazil\'s territory is covered with fine tropical soil (50% passing #200) which can be classified as soils with low drainage capacity. These soils do not meet the technical recommendations for backfill of reinforced soil structures by AASHTO and BS 8006. This paper presents the result of an experimental evaluation of one of the most important design parameters of mechanically stabilized earth with concrete wall facing. The apparent friction coefficient of soil-steel strips and soil-polymeric strips is the project parameter. Also was evaluated the influence of soil characteristics for soil types listed by the NBR 9286/86 for metal strips and for the criteria that support the use of polymeric strips. The evaluation included the application of different vertical stresses on the strips simulating the effect of depth. The information obtained from pullout tests performed in laboratory was compared to the standard theoretical values and design values for polymeric strips. Tests performed on strips in nonconventional soil (1) and poorly graded sand showed that at depths equivalent to vertical stresses up to 50 kPa the two types of inclusions have coefficients of interaction greater than unity, which appears reasonable. Therefore, such soils can be used as backfill soils in the conditions tested and at equal or lesser stress levels. Nonconventional soil (2) showed low value of the friction coefficient. The strain gages installed along the length of the strips recorded the distribution of tensile stress in pull-out tests. Higher tensile stress was recorded by the gages nearest the point of application of the pull-out force.