[pt] Para o conhecimento do estado de tensão natural do solo, expresso pelo coeficiente de empuxo no repouso (k0), emprega-se a realização de ensaios de laboratório em amostras indeformadas. A importância da determinação desse parâmetro para solos coluvionares diz respeito à aplicação em obras de engenharia que envolvam empuxo de terra e fundações. Existem correlações na literatura para a determinação de k0 que provém de pesquisas desenvolvidas considerando solos sedimentares, tipicamente de regiões temperadas ou frias. Ao lidar com solos coluvionares e residuais, típicos de regiões tropicais, não é condizente utilizar dessas correlações, visto que o k0 é afetado por vários fatores, tais como a sucção, grau de intemperismo, processo de laterização, entre outros que também afetam solos sedimentares saturados. Esse estudo analisa as amostras de solo coluvionar provenientes do talude da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). Para determinar o coeficiente de empuxo no repouso do solo coluvionar na condição não saturada, é utilizado um equipamento de parede flexível, com sistema de controle de sucção. Para avaliar a influência da sucção no valor do coeficiente de empuxo no repouso, cada amostra foi ensaiada sob diferentes teores de umidade: mais úmida, com sucção de 10 kPa; intermediária com sucção de 40 kPa; e mais seca, com 100 kPa. Os valores de k0 obtidos nos ensaios variaram de 0,19 a 0,24. O coeficiente de empuxo no repouso do solo coluvionar na condição saturada (sucção nula) também foi determinado usando um equipamento triaxial servo-controlado tipo Bishop-Wesley. O valor de k0 obtido para o solo coluvionar na condição saturada foi de 0,36. Os resultados obtidos seguiram, em parte, a tendência esperada. / [en] For the knowledge of the natural stress state of the soil, expressed by the coefficient of earth pressure at rest (k0), a laboratory test is used in undisturbed samples. The importance of the determination of this parameter for colluvium soils relates to the application in engineering works that involve buoyancy of earth and foundations. There are correlations in the literature for determination k0 that comes from researches developed considering sedimentary soils, typically from temperate or cold regions. In dealing with residual and colluvium soils, typical of tropical regions, it is not appropriate to use these correlations, since k0 is affected by several factors, such as degree of weathering, laterization processes and suction, among others that also affect saturated sedimentary soils. This research analyzes samples of a colluvium soil from the Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). For the determination of the coefficient of earth pressure at rest of the unsaturated colluvium soil, a flexible wall equipment, with a system of suction control was used. In order to evaluate the influence of suction on the value of the coeficiente of erath pressure at rest, each sample was tested under different moisture contents: wetter, with suction of 10 kPa; intermediate with suction of 40 kPa; and drier with 100 kPa. The k0 values obtained in the tests ranged from 0,19 to 0,24. The coefficient of earth pressure at saturated colluvium (null suction) was also determined using Bishop and Wesley type, servo-controlled triaxial equipment. The value of k0 obtained for the colluvium soil in the saturated condition was equal to 0.36. The results in both trials followed, in part, the expected trend.

[pt] A presente tese tem como objetivo avaliar a interação trovão-solo no que toca a ocorrência de trovões e suas características microssísmicas, apontando a influência de vibrações induzidas para a redução do fator de segurança em uma análise (pseudo-estática) de estabilidade de encostas. Considerando a abordagem inédita, foi efetuado um levantamento teórico com o intuito de apresentar as principais características dos relâmpagos e suas correlações com o solo. Como material, foi utilizado um solo coluvionar, composto principalmente de quartzo, feldspato e biotita. O referido foi caracterizado através de métodos padrão (complementados com o uso da microtomografia 3D), e a retenção e disponibilidade de água foram reveladas. Foi efetuado um monitoramento de campo de longo prazo para avaliar a correlação entre os dados climáticos (incluindo incidência de raios) e o potencial hídrico dos solos. Por fim, foi utilizado uma estação para monitoramento sismográfico para captar as vibrações induzidas por trovões nos solos. Os resultados mostram 39 ocorrências de raios próximos ao local de monitoramento de campo. O monitoramento sísmico mostrou que os trovões causam sinais microssísmicos compostos por acelerações de pico do solo até 0,02 m/s ao quadrado. Em conclusão, para fins geotécnicos, o trovão é um assunto que pode ser avaliado à luz de um carregamento sísmico. / [en] The present thesis aims to evaluate thunder-soil interaction verifying the influence of its induced vibrations to the reduction of the factor of safety in a pseudo-static slope stability analysis. In order to carry out this research, considering the unpublished approach, a theoretical survey was made in order to present the main characteristics of the lightning and its correlations with the soil. As a material, a colluvial soil, mainly composed of quartz, feldspar and biotite was characterized by standard methods (supplemented with the use of 3D microtomography) in order to reveal its mineral composition, structural arrangement and water retention. After field and laboratory calibration of the water potential and volumetric moisture sensors, a long-term field monitoring was performed to evaluate the correlation between climatic data (including lightning incidence) and soil water potential. Finally, a seismographic monitoring station was used to capture the vibrations induced by thunder in the soils. The results depicted 39 lightning events near the field monitoring site. However, no rapid variation of water potential was revealed during thunderstorm days. Seismic monitoring showed that thunder caused micro-seismic signals composed of ground peak accelerations up to 0.02 m/s squared. In conclusion, for geotechnical purposes, thunder is a subject that can be evaluated in the light of pseudostatic loads. However, further researches are required to verify the vibrations of larger magnitudes, induced by rays that occur at smaller distances of the seismic monitoring point.

[pt] Neste presente trabalho buscou-se avaliar a características de resistência ao cisalhamento e da relação sucção-umidade de um solo tropical maduro encontrado no campo experimental II da PUC-Rio, localizado na cidade do Rio de Janeiro. Para a determinação da resistência ao cisalhamento deste solo, foram executados ensaios de cisalhamento direto em amostras submersas utilizando equipamento convencional e ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada em amostras com umidade natural. Os ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada foram executados utilizando o equipamento desenvolvido na PUC-Rio por de Campos (1988), na qual utiliza a técnica de translação de eixos desenvolvida por Hilf (1956) para o controle da sucção aplicada. Para a determinação da relação sucção-umidade, foram realizados ensaios para a medição da sucção utilizando-se o método do papel filtro. Através dos resultados deste ensaio foi possível a determinação da curva característica do solo em estudo. Foram realizados também ensaios de compressão diametral a fim de se estabelecer uma relação entre a resistência à tração deste solo versus sua sucção. Através da análise dos resultados experimentais, foi possível a determinação da envoltória de resistência ao cisalhamento em 3 dimensões considerando a proposta de Fredlund et al. (1978), na qual se baseia na utilização das variáveis de tensão (tensão normal n - ua) e (ua - uw). / [en] In this present work one searched to evaluate the characteristics of shear strength and the suction-moisture relation of a tropical mature soil found in experimental field II of PUC-Rio, located in the city of Rio de Janeiro. For the determination of the shear strength of this soil, direct shear test in submerged samples using conventional equipment and direct shear tests with controlled suction in samples with natural moisture had been executed. The direct shear tests with controlled suction had been executed using the equipment developed in PUC-Rio for De Campos (1988), in which it uses the technique of translation of axles developed by Hilf (1956) for the control of the applied suction. Tests for the measurement of the suction which uses the filter paper method was carried through for the determination of the suction-moisture relation. Through the results of this test, the determination of the soil-water characteristic curve of this soil was possible. Diametrical compression test had also been carried through in order to establish a relation between the tensile strength of this soil versus its suction. Through the analysis of the experimental results, the determination of the shear strength envelope in tri-dimensions was possible considering the proposal of Fredlund et al. (1978), on which it bases on the use of the variables of tension (normal tension n - ua) and (ua - uw).