Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O perfeito entendimento de deslizamentos de terra tem sido objeto de grande interesse na engenharia geotécnica há muitos anos. Encostas naturais representam um desafio constante para os engenheiros, mais do que os taludes artificiais. Não é incomum que os escorregamentos causam perdas de vidas humanas e também danos materiais. As informações obtidas a partir de retro-análise de casos históricos, têm servido como uma ferramenta valiosa para a compreensão da estabilidade de taludes. Vale a pena notar que o primeiro método de cálculo de estabilidade de taludes, usando divisão de fatia, foi desenvolvido após um acidente na Noruega. Métodos de estabilidade por Equilíbrio Limite, desenvolvidos no século passado são atualmente utilizados na prática da engenharia. Apesar de suas deficiências, eles provaram ser confiáveis na determinação do Fator de Segurança. A geometria 2D e a abordagem completa da condição saturada são provavelmente as questões mais relevantes dos métodos atuais. A condição do solo não saturado está geralmente presente em taludes naturais e os métodos ignoram a influência da sucção do solo sobre a estabilidade do talude. O desenvolvimento de computadores no meio do século passado, tornaram os cálculos Equilíbrio Limite fáceis de serem executados. Por outro lado, eles não podem explicar a natureza do problema ou prever o comportamento do solo antes da ruptura. A década de 1960 marcou o início do desenvolvimento de programas de computador baseados em métodos numéricos que, entre outros, destaca-se, em geotecnia, a aplicação dos métodos de Elementos Finitos (FEM). Este método é ideal para muitos fins, uma vez que permite a simulação da sequência de construção e também a incorporação de diferentes modelos constitutivos. Este trabalho mostra a influência da sucção sobre a estabilidade de encostas naturais. Uma retroanálise de um escorregamento no Morro dos Cabritos, no Rio de Janeiro, foi feita através de um programa de análise de tensão (Plaxis 2D). Os resultados foram comparados com o FS obtido por programa de Equilíbrio Limite (Slide v5). O efeito de sucção do solo foi incorporada nas análises, através de sua influência sobre os parâmetros de resistência do solo e por diferentes possibilidades de infiltração de água na encosta. Este caso histórico foi estudado anteriormente por Gerscovich (1994), que na época, fez analise de fluxo e estabilidade utilizando um abordagem de Equilíbrio Limite 3D. Os resultados mostraram boa concordância entre a análise de Elementos Finitos e a simulação de Equilíbrio Limite, sem a presença de nível de água. Os resultados confirmaram que foi necessário haver pressões positivas para explicar a ruptura do talude.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camilla Rodrigues 1.pdf: 4672017 bytes, checksum: 12b69633a9d9499c45b4c515dc8a718b (MD5) Previous issue date: 2010-04-30 / The hydraulic behavior of a tropical and unsaturated soil profile of Aparecida de Goiânia-GO is presented. The main objective of this research was to contribute to the understanding of hydraulic properties of a tropical soil, with special emphasis on the soil-water characteristic curves and its hysteresis. The research work done was divided into two main parts: physical, chemical and mineralogical characterization; and hydraulic behavior for the unsaturated condition. The characterization tests indicate that the soil profile studied is formed by two horizons. The top layer of 1,50 m comprised of transported material and a bottom layer comprised of young residual soil. The results of particle size analysis have shown that the various sample preparation conditions (i.e., with or without drying, chemical and physical disaggregation) produce different grain-size distribution curves. A varying state of disaggregation can be achieved, that state being dependent on the stability of the soil aggregates. A fairly good correspondence between conventional hydrometer and laser diffraction analysis was achieved, considering supposedly equivalent aggregation conditions. The soil-water characteristic curve (SWCC) was measured for both the natural and the soil reconstituted by mud consolidation. The role played by the soil fabric on the hydraulic behavior of the soil was analyzed. The SWCC was obtained for drying, wetting, and mixed paths, both in terms of total and matric suction. It was determined that the natural and reconstituted soils have distinct SWCCs. The disaggregation achieved with the reconstituted soil results in higher air-entry values and a unimodal SWCC, even when the natural soil presents a bimodal SWCC. Therefore, the pore-size distribution if affected by the different soil structures. The procedure for wetting and drying soil samples used along with the filter paper technique resulted in a number of SWCCs showing absence of hysteresis. The study of the moisture content along the specimen s heights revealed non-homogeneous moisture content distributions, even after 14 day of equilibrium of water potential. It was concluded that it is the very existence of SWCC hysteresis, along with a not sufficiently slow wetting and drying from the specimen surface that results in a non-homogeneous moisture content. / Um estudo do comportamento hidráulico de um perfil de solo tropical e não saturado de Aparecida de Goiânia-GO é apresentado nesta dissertação. O principal objetivo desta pesquisa foi contribuir para o entendimento das propriedades hidráulicas do solo, com especial ênfase na curva característica do solo e na sua histerese. O trabalho teve seu enfoque dividido em duas partes: caracterização física, química e mineralógica do perfil; e comportamento hidráulico do solo na condição não saturada. A partir da caracterização do solo, verificou-se que o perfil estudado se divide em dois extratos, um superior de 1,50 m de material transportado e um inferior residual jovem. Os resultados dos ensaios de granulometria mostraram que as várias combinações de preparação (i.e., com ou sem secagem prévia, desagregação química e desagregação física), produzem curvas granulométricas distintas. Variados graus de desagregação podem ser atingidos, sendo estes dependentes do grau de estabilidade das agregações do solo. Obteve-se uma boa correspondência entre a granulometria convencional e aquela utilizando o granulômetro a laser, para condições de desagregação supostamente equivalentes. A curva característica foi determinada tanto para o material natural, quanto para o solo reconstituído por adensamento a partir do estado de lama. Desta forma, procurou-se verificar o papel da estrutura no comportamento hidráulico do solo. As curvas características foram obtidas em trajetórias de secagem, molhagem, e mistas, tanto em termos de sucção matricial, quando de sucção total. Observou-se que o solo natural possui curvas características distintas do solo reconstituído. A desestruturação do solo reconstituído resulta em um maior valor de entrada de ar e uma curva característica unimodal, mesmo quando o material natural apresenta curva bimodal. Pode-se concluir que a distribuição de poros do material natural é afetada pela estruturação do solo. O procedimento de umedecimento e secagem utilizado com o método do papel filtro resultou em algumas curvas características com ausência de histerese. O estudo da distribuição da umidade ao longo da altura dos corpos de prova revelou que não se obteve umidades homogêneas, mesmo após os 14 dias, adotados como período para equilíbrio do potencial da água do solo. Pôde-se concluir que é exatamente a existência da histerese, aliada a um umedecimento ou secagem a partir da face dos corpos de prova que não são suficientemente lentos, que resultam na não homogeneidade de umidade.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Arlam Carneiro Silva Junior.pdf: 5610626 bytes, checksum: fe6e7853bf1c86d2facd82a4cb682131 (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / The evaluation of soil-atmosphere interaction is crucial in several examples of geotechnical works as compaction operations, construction and operation of dams and slope stability. Generally, in these examples, the soils are in unsaturated state. The main objective of this study is to assess and refine the mechanistic approach to predict the changing conditions of suction and moisture of a soil profile unsaturated. Three methods for predicting soil-water characteristic curve were evaluated, and a new method was proposed. The prediction methods, examined in this study, are based on particle size and other index properties. Were considered the soil of the experimental field of Furnas in Aparecida de Goiania (Goiás - Brazil), the soil of the experimental field of the University of Brasilia and soils of temperate climate. Good results were obtained from the prediction methods used. Were monitored for six months, the water content, suction, groundwater and atmospheric conditions of the experimental field of Furnas. The water content was obtained by removal of soil samples and suction was obtained by two measuring methods: filter paper and tensiometer. A device for installation and under the filter paper in the field was developed. The method of the paper filter had good results of total suction and the use of a tensiometer allowed measurements of a limited range of matric suction. Water content and suction predictions were made for the experimental field of Furnas from numerical analysis. It considered soil-water characteristic curves experimental and provided in numerical analysis. It have found most difficult to predict suction and moisture for the shallowest depth analyzed. / A avaliação da interação solo-atmosfera tem um papel fundamental em diversos exemplos de obras geotécnicas como operações de compactação, construção e operação de barragens e estabilidade de taludes. E geralmente, nestes exemplos, os solos se encontram no estado não saturado. Este trabalho tem como objetivo principal avaliar e aperfeiçoar a abordagem mecanística de previsão das variações das condições de sucção e umidade de um perfil de solo não saturado. Foram aplicados e avaliados três métodos de previsão de curva característica solo-água, e um novo método foi proposto. Os métodos de previsão, analisados nesta pesquisa, são baseados na granulometria do material e outras propriedades índice. Foram considerados para previsão os solos do campo experimental de Furnas em Aparecida de Goiânia (Goiás), do campo experimental da Universidade de Brasília e três solos de clima temperado do Canadá. Foram obtidos bons resultados de previsão a partir dos métodos utilizados. Foram monitorados, durante seis meses, as condições de umidade, sucção, lençol freático e condições atmosféricas do campo experimental de Furnas. A umidade foi obtida através da retirada de amostras do solo e a sucção foi obtida por dois métodos de medição: papel filtro e tensiômetro. Um dispositivo para instalação e abrigo do papel filtro no campo foi desenvolvido. A aplicação do método do papel no campo teve bons resultados de sucção total e a utilização do tensiômetro permitiu a medição de uma limitada faixa de sucção matricial. Foram ainda realizadas previsões de sucção e umidade para o campo experimental de Furnas a partir de análises numéricas. Curvas características solo-água experimentais e previstas foram consideradas nas análises numéricas. Foram encontradas maiores dificuldades para prever sucção e umidade para o metro mais raso analisado.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-03-31T20:10:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriana Cristina Gomes - 2015.pdf: 14045273 bytes, checksum: 9bf9ee1429dd1afc11c6d19ff58a65c7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-04-04T11:48:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriana Cristina Gomes - 2015.pdf: 14045273 bytes, checksum: 9bf9ee1429dd1afc11c6d19ff58a65c7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-04T11:48:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Adriana Cristina Gomes - 2015.pdf: 14045273 bytes, checksum: 9bf9ee1429dd1afc11c6d19ff58a65c7 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-08-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This study presents the results of an extensive field monitoring program in which the lateral displacements of a nail reinforced sheet pile wall in Goiânia, Brazil were measured during the excavation process. The instrumentation methods adopted were multiple point borehole extensometers (MPBX) and optical surveying. The MPBX showed good results that could be appropriately interpreted as the excavation progressed. However, the measurements of optical surveying were not reliable due the low precision of total station and for being highly affected by user’s errors. In order to determine the geotechnical profile, laboratory test were undertaken to obtain strength and deformation parameters for unsaturated and saturated soil conditions. The large variability of the soil, observed in terms of void ratio, presented an important obstacle, making the determination of representative shear strength parameters a challenge. As a way to bridge the analysis of field monitoring results, soil properties and the numerical back analyses of the retaining walls, the water content profile and the soil-water characteristic curve were measured. Such data was used to obtain the suction profile and evaluated its influence in the monitored field data. Finally, the numerical code Sheeting Check (Geo5), which uses the beam on elastic foundation method, was employed to obtain the soil subgrade reaction modulus (ks) and determine the retaining wall deformation profile and earth pressures in saturated and unsaturated soil condition. The maximum lateral displacements values found in the numerical back analyses were compatible with the monitoring results. Besides, the influence of unsaturated soil conditions and soil suction in the reduction of the retaining wall deformations and the active earth pressures were observed. / Este estudo apresenta resultados de um extenso monitoramento de deslocamentos horizontais de uma estrutura de contenção em estacas espaçadas com tirantes passivos na cidade de Goiânia, Brasil que foram medidas durante o processo de escavação. Os métodos de instrumentação adotados foram de extensômetros de hastes horizontais múltiplas (EHHM) e medições topográficas. O EHHM apresentou bons resultados que permitiu interpretar corretamente o progresso da escavação. Todavia, as medições topográficas não foram confiáveis devido à baixa precisão da Estação Total e sendo bastante afetados por erros do usuário. Para determinar o perfil geotécnico do solo, ensaios em laboratório foram realizados para obter parâmetros de resistência e deformabilidade para o solo na condição natural e saturada. A grande variabilidade do solo, observada em termos de índice de vazios, se apresenta como importante obstáculo, tornando a determinação representativa dos parâmetros de resistência ao cisalhamento um desafio. Buscando acoplar as análises dos resultados de monitoramento em campo, propriedades do solo e retro análises da estrutura de contenção, o perfil de umidade e a curva característica solo-água foram medidos. Esses dados foram utilizados para obter o perfil de sucção do solo e avaliar sua influência nos dados monitorados em campo. Por fim, a ferramenta numérica Shetting Check (Geo5), que aplica o método de viga apoiada sobre base elástica, foi utilizada para obter o módulo de reação do solo (ks) e avaliar o comportamento do perfil de deformação da parede de contenção e do empuxo de terra para o solo na condição saturada e não saturado. Os valores de deslocamentos horizontais máximos obtidos a partir da retro análise apresentam-se compatíveis com valores da literatura. Além disso, a influência da sucção na redução da deformação da parede de contenção e dos empuxos ativos foi observada.

The present work is a contribution to description and understanding of the distribution and movement of water in swelling soils. In order to investigate the moisture distribution in swelling soils a detailed knowledge of volume change properties, flow characteristics and total potential of water in the soil is essential. Therefore, a possible volume change mechanism is first described by dividing the swelling soils into four categories and volume change of a swelling soil is measured under different overburden pressures. The measured and calculated (from volume change data) overburden potential components are used to check the validity of the derivation of a load factor, ∝. Moisture diffusivity in swelling soil under different overburden pressures is measured using Gardner's (1956) outflow method. Behaviour of equilibrium moisture profiles in swelling soils is theoretically explained, solving the differential equation by considering the physical variation of individual soil properties with moisture content and overburden pressure. Using the measured volume change data and moisture potentials under various overburden pressures, the behaviour of possible moisture profiles are described at equilibrium and under steady vertical flows in swelling soils. It is shown that high overburden pressures lead to soil water behaviour quite different from any previously reported.