Uma encosta localizada no município de São José - SC apresenta extenso histórico de instabilidades. Do ponto de vista litológico há predominância de granitoides na área de estudos e a mesma é transpassada por uma falha preenchida por riolito bastante alterado devido à atividade hidrotermal. O intemperismo da rocha granítica deu origem a um perfil de alteração com espessura bastante variável e a solos com características geotécnicas, químicas e mineralógicas distintas, levando à discretização de cinco solos. Quatro solos residuais foram denominados solos residuais de granito amarelo (GrAm), vermelho (GrVm), com biotita (GrBt) e lateritizado (GrLt), e uma argila de preenchimento de descontinuidades (ArBr). Foi realizada uma série de análises químicas, empregadas na quantificação de índices de intemperismo. O avanço do processo de intemperismo tornou os solos residuais mais finos e plásticos e nas áreas em que a alteração hidrotermal foi mais intensa houve a transformação de feldspatos em biotitas. As curvas de retenção solo-água obtidas para os solos saprolíticos são unimodais, mas no caso do solo GrLt os dados experimentais ajustam-se a curvas bimodais. O processo de remoldagem dos solos impacta nos níveis de sucção desenvolvidos. Os ensaios de condutividade hidráulica mostraram que esta propriedade não depende unicamente da porosidade e nível de confinamento, sendo relevante a influência da estrutura e mineralogia. Os solos saprolíticos tem comportamento distinto do apresentado pelo solo GrLt, no qual ocorre brusca redução de ksat com aumento do confinamento. Ensaios de compressão confinada em amostras indeformadas, remoldadas e reconstituídas possibilitaram identificar a manifestação da estrutura e sua influência na deformabilidade dos solos. Constatou-se que esta suplanta a influência da porosidade. Não é possível definir uma única linha de compressão normal que descreva o comportamento de cada material independentemente da forma com que foram preparados os corpos de prova. Nos ensaios triaxiais a estrutura dos materiais atua de forma distinta daquela observada nos ensaios oedométricos, indicando que sua influência depende da trajetória de tensões. A mineralogia parece ter influência na resistência ao cisalhamento destes solos. O solo GrBt apresentou o mais baixo ângulo de atrito, da ordem de 26º. O solo GrVm tem ângulo de atrito de 32º, sendo o maior aqui obtido. Quando remoldados os solos respeitam linhas de estado crítico (CSL) bastante bem definidas, por conta da redução da influência da estrutura nos resultados. Quando indeformados também é possível o ajuste de CSL, mas a dispersão dos dados é maior. O comportamento dos solos não é normalizável, mesmo quando remoldado. Em ensaios ring shear foram medidos ângulos de atrito residual entre 22º (GrAm) e 13,8º (GrLt) nos solos residuais. No solo ArBr o baixo ângulo de atrito residual (8º) se deve à granulometria fina e composição rica em argilominerais e micas. Sua associação ao solo GrBt corrobora a concentração das rupturas de encosta na área de ocorrência destes materiais. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais puderam ser satisfatoriamente reproduzidas pelo modelo hardening, o qual foi empregado para representar o comportamento dos solos em análises de estabilidade por meio de elementos finitos. Tais análises foram confirmadas por análises por equilíbrio limite no que tange a definição de áreas mais suscetíveis a rupturas. / A hillside in the municipality of São José - SC has an extensive history of instabilities. Under a lithological point of view, there is a predominance of granitoids in the study area, which is crossed by a fault filled by an altered rhyolite, due to hydrothermal activity. The weathering of the granite rock gave rise to a soil profile with highly variable thickness and soils with distinct geotechnical, chemical and mineralogical properties, leading to the discretization of five soils. They were denominated as four granite residual soils, yellow (GrAm), red (GrVm), with biotite (GrBt) and lateritizated (GrLt), and a clay soil that filled discontinuities (ArBr). A series of chemical analysis was carried out and employed to quantify some weathering indexes. As the weathering processes increased the residual soils became finer and more plastic. In areas where hydrothermal alteration was more intense feldspar was transformed in biotite. Soil suction characteristic curves obtained for the saprolitic soils were unimodal, but in the case of GrLt soil bimodal curves fitted better to experimental data. Remolding of the soils impacted the suction levels developed. Hydraulic conductivity tests have shown that this property does not depend solely on the porosity and confining pressures but the influence of soil structure and mineralogy is relevant. The saprolitic soils show a different behavior as compared to GrLt, which suffers abrupt reduction of ksat when the confinement is increased. Oedometric tests on undisturbed, remolded and reconstituted specimens allowed the identification of the influence of structure on the soil deformability. It was found that this influence is larger than that of porosity. It was not possible to define a unique normal compression line to describe the behavior of each material, regardless of the specimens preparation. In triaxial tests, soil structure acts in a different way from the observed in oedometric tests, indicating that their influence depends on the stress path. The mineralogy appears to have influence on the shear strength of these soils. The soil GrBt has the lowest friction angle, around 26°, and soil GrVm has a friction angle of 32° the largest obtained. When remolded these soils obey critical state lines which are well defined due to the reduction of soil structure influence. Although was possible to define CSL for the undisturbed soil the data dispersion was bigger. These soils do not have normalizable behavior even when remolded. Residual friction angles of residual soils measured through ring shear tests ranged between 22° (GrAm) and 13,8º (GrLt). The soil ArBr showed a very low residual friction angle (8°) due to its fine grain size and its mineralogical composition rich in clay minerals and mica. The association of ArBr soil to the GrBt soil supports the concentration of slope failures in the area of occurrence of these materials. Stress-strain curves of triaxial tests were satisfactorily reproduced by the hardening model, which was employed to represent the soils behavior in stability analyzes using finite element method. Such results were validated by limit equilibrium analysis that were employed to define the areas more susceptible to failures.

A abordagem do comportamento hidráulico associado ao comportamento mecânico de um material é de extrema importância. A técnica de tratamento de solos com cal vem sendo empregada com sucesso na engenharia geotécnica, melhorando as características do solo, que por ser um material complexo e variável nem sempre satisfaz as necessidades requeridas para um projeto. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência da quantidade de cal e da porosidade sobre o comportamento hidráulico e mecânico de um solo residual tratado com cal, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da condutividade hidráulica, da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à tração (qt). Para isso, foram realizados ensaios de condutividade hidráulica e de resistência para corpos de prova com 5%, 7% e 9% de cal, com peso específico aparente seco de 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ e 18,5 kN/m³, curados por 28 dias. Foi observado que a porosidade da mistura é um parâmetro de influência sobre a condutividade hidráulica medida. Ambas as resistências, à compressão simples e à tração por compressão diametral, aumentaram potencialmente com a redução da porosidade. Verificou-se uma única relação qt/qu igual a 0,13, sendo independente da relação vazios/cal. A metodologia proposta por Consoli (2014), mostrou-se adequada para a determinação dos parâmetros de resistência (intercepto coesivo e ângulo de atrito) para uma relação [n/(Liv)0,12=35. A relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por uma potência, demonstrou ser um parâmetro eficaz na estimativa do comportamento hidráulico e mecânico do solo-cal estudado. / The approach of the hydraulic behavior associated with the mechanical behavior of a material is of utmost importance. The technique of treating soil with lime has been used successfully in geotechnical engineering, improving the characteristics of the soil, which is a highly variable and complex material, and does not always meet the required needs. In that sense, this study has for objective to quantify the influence of amounts of lime and of the porosity on the hydraulic and mechanical behavior a sandy silt soil stabilized with lime, checking the suitability of the use de voids/ lime ratio in estimating of the hydraulic conductivity, unconfined compression strength (qu) and tensile strength (qt). For that, number of hydraulic conductivity tests and strength tests were carried out for soil-hydrated lime blends, with lime contents of 5%, 7% e 9%, dry unit weight of 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ and 18,5 kN/m³, 28 days as curing time. It was observed that the porosity of the mixture is a parameter influence on the hydraulic conductivity measured. The results show the unconfined compressive and the splitting tensile strength increasing potentially with the reduction of its porosity. It was found a single qt/qu relationship equal to 0,13, being independent of the porosity/lime ratio. The methodology suggested by Consoli (2014), was adequate for determining of Mohr-Coulomb failure parameters (effective cohesion intercept effective angle of shearing resistance) for a ratio [n/(Liv)0,12=35. The voids/lime ratio, defined as the ratio between the porosity of the compacted mixture and volumetric lime content, adjusted by a power, demonstrated to be the most appropriate parameter to assess the hydraulic and mechanical behavior of the soil-lime mixture studied.

Fundações profundas, quando solicitadas ao carregamento lateral, são regidas por três critérios de projeto: resistência última do solo, carga última do elemento estrutural e deflexão máxima. Esses critérios atuam em conjunto e é necessário que sejam analisados dessa forma, visto que a falha de um deles é capaz de acarretar o colapso de todo sistema. No que tange à resistência do solo, metodologias de capacidade de carga existentes traduzem o comportamento de solos granulares e coesivos. Dada a particularidade da atuação de solos residuais na mecânica dos solos, não há uma metodologia abrangente para estacas sujeitas a solicitação de carregamento lateral nesse tipo de solo, o qual apresenta comportamento intermediário e estrutura levemente cimentada. Em vista disso, o presente trabalho propõe um método de estimativa de capacidade de carga para estacas carregadas horizontalmente, quando inseridas em solo residual e em casos em que as mesmas apresentam topo locado em superfície de solo tratado. Dessa forma, dados de provas de carga lateral pré-existentes e ensaios de laboratório executados ao longo da pesquisa serviram como base para a proposição do método, fundamentado no comportamento do material quando solicitado ao carregamento lateral Ensaios de resistência à compressão simples, compressão oedométrica, compressão isotrópica e ensaios triaxiais com medidas de módulo cisalhante demonstram que há um ponto em que se dá a quebra da estrutura cimentada do solo, passando o mesmo a se apresentar num arranjo desestruturado, refletido em maiores deformações. Uma relação linear é capaz de equacionar a capacidade de carga, tanto para estacas inseridas em solo residual quanto para estacas executadas em solo com camada superficial melhorada. Essa relação é estabelecida entre a carga de ruptura das estacas ensaiadas e a área de solo adjacente à mesma, mobilizada pelo carregamento. Os resultados demonstram que a capacidade de carga das estacas estudadas é regida pela tensão de plastificação do material. O equacionamento proposto possibilita a obtenção da carga de ruptura com base em ensaios simples e de fácil execução, tal como o ensaio de resistência à compressão simples que estabelece relação direta com a tensão de plastificação do solo estudado. / Deep foundations, when requested to lateral loading, are governed by three design criteria: ultimate soil strength, piles’ ultimate load, and maximum deflection. These criteria act together and must be analyzed in this way, since the failure of one of them is capable of causing the collapse of the entire system. Regarding soil resistance, the current bearing capacity methodologies describe the behavior of granular and cohesive soils. Given the particular behavior of the residual soils in the soil mechanics, there is no comprehensive methodology for piles subject to lateral loads and inserted in this soil type, which presents an intermediate behavior and a lightly cemented structure. Thus, the present work proposes an estimated bearing capacity for crosswise loaded piles, when inserted in residual soil and in soil with the top layer cemented. So, data from preexisting lateral loading tests and laboratory tests, performed during the research, served as a basis for the proposition of the method, based on the behavior of the material when requested to lateral loading Unconfined compression tests, oedometer consolidation tests, isotropic compression, and triaxial tests with measures of shear modulus demonstrate that there is a point where the soil's cemented structure breaks down, presenting itself in a destructured arrangement, reflected by larger strains. A linear relationship is capable of equating the bearing capacity for both, piles inserted in residual soil and piles carried out in soil with improved surface layer. This relationship is established between the rupture load of the piles tested and the area of soil adjacent to it mobilized by the loading. The results shows that the piles' bearing capacity is governed by the yield stress of the material. The proposed equation makes it possible to obtain the rupture load based on simple and easy tests, such as the unconfined compression test that establishes a direct relationship with the yield stress of the studied soil.

O município de Caxias do Sul está inserido em um importante contexto geológico-geotécnico do estado do Rio Grande do Sul e, em sua área urbana, são observados vários acidentes de ordem geotécnica. O conhecimento dos solos e das rochas que constituem os perfis da área urbana carece de uma caracterização mecânica que, diante de qualquer acidente geotécnico, possa servir como ponto de partida para a solução de tal evento. Esta dissertação apresenta um estudo a respeito do comportamento mecânico de um solo residual de Dacito Canyon encontrado na área urbana do município de Caxias do Sul – RS. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto e compressão triaxial com corpos de prova indeformados e reconstituídos e também foram executados um ensaio edométrico com um corpo de prova remoldado com a umidade próxima ao limite de liquidez. Os resultados obtidos com a realização dos ensaios mostraram que o material possui uma forte influência da estrutura do solo que foi especialmente evidenciada nos resultados dos ensaios de cisalhamento Foi possível estabelecer, com base em ensaios remoldados, uma curva NCL coerente com os parâmetros N da ordem de 2,1452 e e λ similar a 0,135. Entretanto não foi possível a definição de uma CSL pelo fato do material apresentar uma forte estrutura e os ensaios em amostras remoldadas e indeformadas não indicaram uma estabilização dos índices de vazios finais. O comportamento mecânico dos ensaios indeformados varia de acordo com o nível de deformação e de acordo com os ensaios. Nos ensaios de cisalhamento direto houve uma redução da coesão (de 50kPa para ~24kPa) e aumento do ângulo de atrito com as deformações (de 23 para 24 graus). Com a remoldagem esta tendência aumentou (o ângulo de atrito alcançou 28,5 graus). Já no ensaios triaxiais, o ângulo de atrito se manteve em torno de 29-30 graus e a coesão reduziu de 26kPa para 15kPa para grandes deformações. / The municipality of Caxias do Sul is part of an important geological-geotechnical context in the state of Rio Grande do Sul and several geotechnical accidents have been observed in its urban area. The knowledge of the soils and rocks that make up the profiles of the urban area lacks a mechanical characterization which, in the face of any geotechnical accident, can serve as a starting point for the solution of such an event. This dissertation presents a study about the mechanical behavior of a residual soil of Dacito Canyon found in the urban area of the city of Caxias do Sul - RS. Direct shear and triaxial compression tests were carried out with undisturbed and reconstituted test specimens and an edometric test carried out with a test specimen remolded with humidity close to the liquidity limit. The results obtained with the tests showed that the material has a strong influence of the soil structure that was specially evidenced in the results of the shear tests It was possible to establish on the basis of remolded tests an NCL curve coherent, with the N parameter of the order of 2.1452 and λ similar to 0.135. However, it was not possible to define a CSL because the material had a strong structure and the tests on remolded and undisturbed samples did not indicate a stabilization of the final void ratios. The mechanical behavior of the undeformed tests varied according to the level of deformation and according to the test type. In the direct shear tests there was a reduction of cohesion (from 50kPa to ~ 24kPa) and an increase in the angle of friction with the deformations (from 23 to 24 degrees). In tests with the remolded soil this trend increased (the angle of friction reached 28.5 degrees). In the triaxial tests on undisturbed specimens the friction angle remained around 29-30 degrees, similar to peak, and the cohesion reduced from 26kPa to 15kPa for large deformations.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-11T21:34:45Z No. of bitstreams: 1 2018_LuisAlonsoGonzálezCorrales.pdf: 13575388 bytes, checksum: 9026a0bb1b0ed1d7ce195a03d58e1c32 (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-13T17:19:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_LuisAlonsoGonzálezCorrales.pdf: 13575388 bytes, checksum: 9026a0bb1b0ed1d7ce195a03d58e1c32 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-13T17:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_LuisAlonsoGonzálezCorrales.pdf: 13575388 bytes, checksum: 9026a0bb1b0ed1d7ce195a03d58e1c32 (MD5) Previous issue date: 2018-09-11 / Na norma Brasileira encargada de fixar as condições exigíveis para a execução de tirantes, a NBR-5629 (1996), apenas as especificações sobre a análise de estabilidade interna são tratadas, ficando ao critério e experiência do engenheiro projetista da obra o método de cálculo a utilizar. Neste contexto, com o fim de avaliar e comparar as metodologias que atualmente são utilizadas para determinar a estabilidade interna de cortinas atirantadas, neste trabalho foram empregados os métodos analíticos de equilíbrio limite das cunhas: Nunes & Velloso (1963), Ranke & Ostermayer (1968) e Hoek & Bray (1981), além do Método dos Elementos Finitos (MEF), por meio de um estudo de caso no Rio de Janeiro. Complementarmente, foi avaliada a influência do modelo estratigráfico adotado no comportamento mecânico do solo e das estruturas. A partir da implementação dos métodos para a previsão da estabilidade interna, pode-se concluir que o método de Ranke & Ostermayer (1968) foi o método mais conservador no cálculo do fator de segurança global. Para cortinas ancoradas por uma ou duas linhas de tirantes, os maiores fatores de segurança por tirante foram fornecidos pelo MEF e os menores foram obtidos pelo método de Ranke & Ostermayer (1968). Em comparação ao MEF, os métodos de Nunes & Velloso (1963) e Hoek & Bray (1981) fornecem fatores de segurança muito menores. Os resultados da simulação numérica do modelo geotécnico desenvolvido nesta pesquisa mostraram a importância de considerar-se uma estratigrafia mais realista. Neste sentido, foram observados nas análises uma diminuição significativa dos deslocamentos horizontais e totais na cortina e dos recalques na superfície do terreno, além de uma melhoria dos fatores de segurança. / The Brazilian standard, NBR-5629 (1996), in charge in stablish the condition requires for the execution of anchored walls, only the specifications on the internal stability analysis are treated, being a criterion and experience of the engineer the method of calculation to use. In this context, in order to evaluate and compare the methodologies currently used to determine the internal stability of anchored wall, in this work, the analytical methods of wedge limit equilibrium were used; Nunes & Velloso (1963), Ranke & Ostermayer (1968) and Hoek & Bray (1981), in addition to the Finite Element Method (MEF), through a case study in Rio de Janeiro. The influence of the stratigraphic model adopted on the mechanical behavior of soil and structures was evaluated. From the implementation of the methods for predicting internal stability, it can be conclude that the method of Ranke & Ostermayer (1968) was the most conservative method for the global safety factor estimation. For curtains anchored by one or two rows, the major safety factors per tie are provided by the MEF and the smaller ones were obtained by the method of Ranke & Ostermayer (1968). Since these are simple methods with many simplifications, the Nunes & Velloso (1963) and Hoek & Bray (1981) methods provide much lower safety factors than those calculated by MEF. The results of the numerical simulation of the geotechnical model developed in this research show the importance of considering a more realistic stratigraphy. In this sense, a significant decrease in horizontal and total displacements in the curtain and vertical displacement at the surface was observed, as well as an improvement in safety factors.

Fundações profundas, quando solicitadas ao carregamento lateral, são regidas por três critérios de projeto: resistência última do solo, carga última do elemento estrutural e deflexão máxima. Esses critérios atuam em conjunto e é necessário que sejam analisados dessa forma, visto que a falha de um deles é capaz de acarretar o colapso de todo sistema. No que tange à resistência do solo, metodologias de capacidade de carga existentes traduzem o comportamento de solos granulares e coesivos. Dada a particularidade da atuação de solos residuais na mecânica dos solos, não há uma metodologia abrangente para estacas sujeitas a solicitação de carregamento lateral nesse tipo de solo, o qual apresenta comportamento intermediário e estrutura levemente cimentada. Em vista disso, o presente trabalho propõe um método de estimativa de capacidade de carga para estacas carregadas horizontalmente, quando inseridas em solo residual e em casos em que as mesmas apresentam topo locado em superfície de solo tratado. Dessa forma, dados de provas de carga lateral pré-existentes e ensaios de laboratório executados ao longo da pesquisa serviram como base para a proposição do método, fundamentado no comportamento do material quando solicitado ao carregamento lateral Ensaios de resistência à compressão simples, compressão oedométrica, compressão isotrópica e ensaios triaxiais com medidas de módulo cisalhante demonstram que há um ponto em que se dá a quebra da estrutura cimentada do solo, passando o mesmo a se apresentar num arranjo desestruturado, refletido em maiores deformações. Uma relação linear é capaz de equacionar a capacidade de carga, tanto para estacas inseridas em solo residual quanto para estacas executadas em solo com camada superficial melhorada. Essa relação é estabelecida entre a carga de ruptura das estacas ensaiadas e a área de solo adjacente à mesma, mobilizada pelo carregamento. Os resultados demonstram que a capacidade de carga das estacas estudadas é regida pela tensão de plastificação do material. O equacionamento proposto possibilita a obtenção da carga de ruptura com base em ensaios simples e de fácil execução, tal como o ensaio de resistência à compressão simples que estabelece relação direta com a tensão de plastificação do solo estudado. / Deep foundations, when requested to lateral loading, are governed by three design criteria: ultimate soil strength, piles’ ultimate load, and maximum deflection. These criteria act together and must be analyzed in this way, since the failure of one of them is capable of causing the collapse of the entire system. Regarding soil resistance, the current bearing capacity methodologies describe the behavior of granular and cohesive soils. Given the particular behavior of the residual soils in the soil mechanics, there is no comprehensive methodology for piles subject to lateral loads and inserted in this soil type, which presents an intermediate behavior and a lightly cemented structure. Thus, the present work proposes an estimated bearing capacity for crosswise loaded piles, when inserted in residual soil and in soil with the top layer cemented. So, data from preexisting lateral loading tests and laboratory tests, performed during the research, served as a basis for the proposition of the method, based on the behavior of the material when requested to lateral loading Unconfined compression tests, oedometer consolidation tests, isotropic compression, and triaxial tests with measures of shear modulus demonstrate that there is a point where the soil's cemented structure breaks down, presenting itself in a destructured arrangement, reflected by larger strains. A linear relationship is capable of equating the bearing capacity for both, piles inserted in residual soil and piles carried out in soil with improved surface layer. This relationship is established between the rupture load of the piles tested and the area of soil adjacent to it mobilized by the loading. The results shows that the piles' bearing capacity is governed by the yield stress of the material. The proposed equation makes it possible to obtain the rupture load based on simple and easy tests, such as the unconfined compression test that establishes a direct relationship with the yield stress of the studied soil.

O município de Caxias do Sul está inserido em um importante contexto geológico-geotécnico do estado do Rio Grande do Sul e, em sua área urbana, são observados vários acidentes de ordem geotécnica. O conhecimento dos solos e das rochas que constituem os perfis da área urbana carece de uma caracterização mecânica que, diante de qualquer acidente geotécnico, possa servir como ponto de partida para a solução de tal evento. Esta dissertação apresenta um estudo a respeito do comportamento mecânico de um solo residual de Dacito Canyon encontrado na área urbana do município de Caxias do Sul – RS. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto e compressão triaxial com corpos de prova indeformados e reconstituídos e também foram executados um ensaio edométrico com um corpo de prova remoldado com a umidade próxima ao limite de liquidez. Os resultados obtidos com a realização dos ensaios mostraram que o material possui uma forte influência da estrutura do solo que foi especialmente evidenciada nos resultados dos ensaios de cisalhamento Foi possível estabelecer, com base em ensaios remoldados, uma curva NCL coerente com os parâmetros N da ordem de 2,1452 e e λ similar a 0,135. Entretanto não foi possível a definição de uma CSL pelo fato do material apresentar uma forte estrutura e os ensaios em amostras remoldadas e indeformadas não indicaram uma estabilização dos índices de vazios finais. O comportamento mecânico dos ensaios indeformados varia de acordo com o nível de deformação e de acordo com os ensaios. Nos ensaios de cisalhamento direto houve uma redução da coesão (de 50kPa para ~24kPa) e aumento do ângulo de atrito com as deformações (de 23 para 24 graus). Com a remoldagem esta tendência aumentou (o ângulo de atrito alcançou 28,5 graus). Já no ensaios triaxiais, o ângulo de atrito se manteve em torno de 29-30 graus e a coesão reduziu de 26kPa para 15kPa para grandes deformações. / The municipality of Caxias do Sul is part of an important geological-geotechnical context in the state of Rio Grande do Sul and several geotechnical accidents have been observed in its urban area. The knowledge of the soils and rocks that make up the profiles of the urban area lacks a mechanical characterization which, in the face of any geotechnical accident, can serve as a starting point for the solution of such an event. This dissertation presents a study about the mechanical behavior of a residual soil of Dacito Canyon found in the urban area of the city of Caxias do Sul - RS. Direct shear and triaxial compression tests were carried out with undisturbed and reconstituted test specimens and an edometric test carried out with a test specimen remolded with humidity close to the liquidity limit. The results obtained with the tests showed that the material has a strong influence of the soil structure that was specially evidenced in the results of the shear tests It was possible to establish on the basis of remolded tests an NCL curve coherent, with the N parameter of the order of 2.1452 and λ similar to 0.135. However, it was not possible to define a CSL because the material had a strong structure and the tests on remolded and undisturbed samples did not indicate a stabilization of the final void ratios. The mechanical behavior of the undeformed tests varied according to the level of deformation and according to the test type. In the direct shear tests there was a reduction of cohesion (from 50kPa to ~ 24kPa) and an increase in the angle of friction with the deformations (from 23 to 24 degrees). In tests with the remolded soil this trend increased (the angle of friction reached 28.5 degrees). In the triaxial tests on undisturbed specimens the friction angle remained around 29-30 degrees, similar to peak, and the cohesion reduced from 26kPa to 15kPa for large deformations.

Uma encosta localizada no município de São José - SC apresenta extenso histórico de instabilidades. Do ponto de vista litológico há predominância de granitoides na área de estudos e a mesma é transpassada por uma falha preenchida por riolito bastante alterado devido à atividade hidrotermal. O intemperismo da rocha granítica deu origem a um perfil de alteração com espessura bastante variável e a solos com características geotécnicas, químicas e mineralógicas distintas, levando à discretização de cinco solos. Quatro solos residuais foram denominados solos residuais de granito amarelo (GrAm), vermelho (GrVm), com biotita (GrBt) e lateritizado (GrLt), e uma argila de preenchimento de descontinuidades (ArBr). Foi realizada uma série de análises químicas, empregadas na quantificação de índices de intemperismo. O avanço do processo de intemperismo tornou os solos residuais mais finos e plásticos e nas áreas em que a alteração hidrotermal foi mais intensa houve a transformação de feldspatos em biotitas. As curvas de retenção solo-água obtidas para os solos saprolíticos são unimodais, mas no caso do solo GrLt os dados experimentais ajustam-se a curvas bimodais. O processo de remoldagem dos solos impacta nos níveis de sucção desenvolvidos. Os ensaios de condutividade hidráulica mostraram que esta propriedade não depende unicamente da porosidade e nível de confinamento, sendo relevante a influência da estrutura e mineralogia. Os solos saprolíticos tem comportamento distinto do apresentado pelo solo GrLt, no qual ocorre brusca redução de ksat com aumento do confinamento. Ensaios de compressão confinada em amostras indeformadas, remoldadas e reconstituídas possibilitaram identificar a manifestação da estrutura e sua influência na deformabilidade dos solos. Constatou-se que esta suplanta a influência da porosidade. Não é possível definir uma única linha de compressão normal que descreva o comportamento de cada material independentemente da forma com que foram preparados os corpos de prova. Nos ensaios triaxiais a estrutura dos materiais atua de forma distinta daquela observada nos ensaios oedométricos, indicando que sua influência depende da trajetória de tensões. A mineralogia parece ter influência na resistência ao cisalhamento destes solos. O solo GrBt apresentou o mais baixo ângulo de atrito, da ordem de 26º. O solo GrVm tem ângulo de atrito de 32º, sendo o maior aqui obtido. Quando remoldados os solos respeitam linhas de estado crítico (CSL) bastante bem definidas, por conta da redução da influência da estrutura nos resultados. Quando indeformados também é possível o ajuste de CSL, mas a dispersão dos dados é maior. O comportamento dos solos não é normalizável, mesmo quando remoldado. Em ensaios ring shear foram medidos ângulos de atrito residual entre 22º (GrAm) e 13,8º (GrLt) nos solos residuais. No solo ArBr o baixo ângulo de atrito residual (8º) se deve à granulometria fina e composição rica em argilominerais e micas. Sua associação ao solo GrBt corrobora a concentração das rupturas de encosta na área de ocorrência destes materiais. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais puderam ser satisfatoriamente reproduzidas pelo modelo hardening, o qual foi empregado para representar o comportamento dos solos em análises de estabilidade por meio de elementos finitos. Tais análises foram confirmadas por análises por equilíbrio limite no que tange a definição de áreas mais suscetíveis a rupturas. / A hillside in the municipality of São José - SC has an extensive history of instabilities. Under a lithological point of view, there is a predominance of granitoids in the study area, which is crossed by a fault filled by an altered rhyolite, due to hydrothermal activity. The weathering of the granite rock gave rise to a soil profile with highly variable thickness and soils with distinct geotechnical, chemical and mineralogical properties, leading to the discretization of five soils. They were denominated as four granite residual soils, yellow (GrAm), red (GrVm), with biotite (GrBt) and lateritizated (GrLt), and a clay soil that filled discontinuities (ArBr). A series of chemical analysis was carried out and employed to quantify some weathering indexes. As the weathering processes increased the residual soils became finer and more plastic. In areas where hydrothermal alteration was more intense feldspar was transformed in biotite. Soil suction characteristic curves obtained for the saprolitic soils were unimodal, but in the case of GrLt soil bimodal curves fitted better to experimental data. Remolding of the soils impacted the suction levels developed. Hydraulic conductivity tests have shown that this property does not depend solely on the porosity and confining pressures but the influence of soil structure and mineralogy is relevant. The saprolitic soils show a different behavior as compared to GrLt, which suffers abrupt reduction of ksat when the confinement is increased. Oedometric tests on undisturbed, remolded and reconstituted specimens allowed the identification of the influence of structure on the soil deformability. It was found that this influence is larger than that of porosity. It was not possible to define a unique normal compression line to describe the behavior of each material, regardless of the specimens preparation. In triaxial tests, soil structure acts in a different way from the observed in oedometric tests, indicating that their influence depends on the stress path. The mineralogy appears to have influence on the shear strength of these soils. The soil GrBt has the lowest friction angle, around 26°, and soil GrVm has a friction angle of 32° the largest obtained. When remolded these soils obey critical state lines which are well defined due to the reduction of soil structure influence. Although was possible to define CSL for the undisturbed soil the data dispersion was bigger. These soils do not have normalizable behavior even when remolded. Residual friction angles of residual soils measured through ring shear tests ranged between 22° (GrAm) and 13,8º (GrLt). The soil ArBr showed a very low residual friction angle (8°) due to its fine grain size and its mineralogical composition rich in clay minerals and mica. The association of ArBr soil to the GrBt soil supports the concentration of slope failures in the area of occurrence of these materials. Stress-strain curves of triaxial tests were satisfactorily reproduced by the hardening model, which was employed to represent the soils behavior in stability analyzes using finite element method. Such results were validated by limit equilibrium analysis that were employed to define the areas more susceptible to failures.

A abordagem do comportamento hidráulico associado ao comportamento mecânico de um material é de extrema importância. A técnica de tratamento de solos com cal vem sendo empregada com sucesso na engenharia geotécnica, melhorando as características do solo, que por ser um material complexo e variável nem sempre satisfaz as necessidades requeridas para um projeto. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência da quantidade de cal e da porosidade sobre o comportamento hidráulico e mecânico de um solo residual tratado com cal, verificando a adequação do uso da relação vazios/cal na estimativa da condutividade hidráulica, da resistência à compressão simples (qu) e da resistência à tração (qt). Para isso, foram realizados ensaios de condutividade hidráulica e de resistência para corpos de prova com 5%, 7% e 9% de cal, com peso específico aparente seco de 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ e 18,5 kN/m³, curados por 28 dias. Foi observado que a porosidade da mistura é um parâmetro de influência sobre a condutividade hidráulica medida. Ambas as resistências, à compressão simples e à tração por compressão diametral, aumentaram potencialmente com a redução da porosidade. Verificou-se uma única relação qt/qu igual a 0,13, sendo independente da relação vazios/cal. A metodologia proposta por Consoli (2014), mostrou-se adequada para a determinação dos parâmetros de resistência (intercepto coesivo e ângulo de atrito) para uma relação [n/(Liv)0,12=35. A relação vazios/cal, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cal, ajustado por uma potência, demonstrou ser um parâmetro eficaz na estimativa do comportamento hidráulico e mecânico do solo-cal estudado. / The approach of the hydraulic behavior associated with the mechanical behavior of a material is of utmost importance. The technique of treating soil with lime has been used successfully in geotechnical engineering, improving the characteristics of the soil, which is a highly variable and complex material, and does not always meet the required needs. In that sense, this study has for objective to quantify the influence of amounts of lime and of the porosity on the hydraulic and mechanical behavior a sandy silt soil stabilized with lime, checking the suitability of the use de voids/ lime ratio in estimating of the hydraulic conductivity, unconfined compression strength (qu) and tensile strength (qt). For that, number of hydraulic conductivity tests and strength tests were carried out for soil-hydrated lime blends, with lime contents of 5%, 7% e 9%, dry unit weight of 16,0 kN/m³, 17,2 kN/m³ and 18,5 kN/m³, 28 days as curing time. It was observed that the porosity of the mixture is a parameter influence on the hydraulic conductivity measured. The results show the unconfined compressive and the splitting tensile strength increasing potentially with the reduction of its porosity. It was found a single qt/qu relationship equal to 0,13, being independent of the porosity/lime ratio. The methodology suggested by Consoli (2014), was adequate for determining of Mohr-Coulomb failure parameters (effective cohesion intercept effective angle of shearing resistance) for a ratio [n/(Liv)0,12=35. The voids/lime ratio, defined as the ratio between the porosity of the compacted mixture and volumetric lime content, adjusted by a power, demonstrated to be the most appropriate parameter to assess the hydraulic and mechanical behavior of the soil-lime mixture studied.

Foram estudados cinco casos históricos de escorregamentos ocorridos na cidade de Salvador - Bahia, através do levantamento e tratamento dos dados preexistentes. Também foram realizados ensaios complementares através da instrumentação em campo com tensiômetros e ensaios de laboratório. A retroanálise, objetivo central desse trabalho foi realizada a partir das geometrias de cada uma das encostas, antes e após a ruptura resultando na definição dos possíveis parâmetros médios de resistência ao cisalhamento. Secundariamente foram realizadas análises de estabilidade convencional para a avaliação dos fatores de segurança de cada encosta, com os parâmetros de resistência na condição não saturada e saturada. Por fim foram efetuadas simulações numéricas que visavam reproduzir as condições que levaram à ruptura da encosta do Alto do Bom Viver, baseado nos conceitos da mecânica dos solos não saturados. Os resultados mostram que a maioria dos escorregamentos estudados, ocorre no horizonte do solo residual maduro, onde o valor de ângulo de atrito médio é 34º, condizente com as superfícies de rupturas pouco profundas observadas em campo. As análises paramétricas sugerem que o mecanismo de ruptura mais provável esteja relacionado à diminuição da coesão aparente do solo em virtude da diminuição da sucção. / Five historical cases of landslides in the city of Salvador, Bahia, were studied through the survey and treatment of the preexistent data. Complementary experiments were accomplished through the instrumentation field using tensiometers and laboratory testing. The back-analysis, main objective of this research, was accomplished through the geometries of each slope, before and after the rupture, resulting in the definition of the possible medium parameters of resistance to shear. Secondary, analysis of the conventional stability to the evaluation of safety factors of each slope was accomplished, with the parameters of resistance in the unsaturated and saturated condition. At last, numerical simulations were done, aiming at reproducing the conditions which led to the rupture of the slope of Alto do Bom Viver, based on the concepts of mechanics of non saturated soil. The results demonstrated that the majority of the slips studied occur in the horizon of the mature residual soil, where the value of the angle of the medium attrition is of 34 degrees, suitable with the surface of little deep ruptures observed in the field. The parametric analysis suggests that the most probable mechanism of rupture is related to the decrease of the apparent cohesion of the soil due to the decrease of suction.