O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas situações este não apresenta condições de suportar o carregamento imposto. Tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica, porém não apresenta um método racional de dosagem e uma superfície de falha tridimensional conhecida. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente n/(Liv) na variação de resistência à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas e diferentes tempos de cura. Busca-se obter, também, a envoltória de ruptura tridimensional deste material. Para isso foram realizados ensaios de tração por compressão diametral em corpos de prova da mistura areia de Osório e cinza volante com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com peso especifico aparente seco de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35, 50, 65,80 e 90ºC por 1, 3 e 7 dias. Ensaios em Triaxial Verdadeiro e de ondas ultrassônicas foram executadas em amostras com 3 dias de cura a 35º, 3% de cal, peso específico seco de 14kN/m³ e nvariando de 0 até 180º. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [n/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência à tração para todas as temperaturas e tempos de cura estudados. O uso deste coeficiente permitiu a obtenção de curvas que permitem o cálculo da temperatura máxima que influência na resistência da mistura estudada para cada tempo de tempo. Este coeficiente também permitiu a obtenção de uma equação capaz de determinar a resistência máxima que pode ser obtida em cada tempo de cura independente da temperatura de cura. A envoltória de ruptura encontrada tem formato não circular, logo a resistência do material é dependente do caminho de tensões. A isotropia do material foi confirmada através da comparação entre caminhos de tensão iguais, porém executados em diferentes direções e através da comparação entre o Módulo Oedométrico há pequenas deformações (M0)e o Módulo de Cisalhamento há pequenas deformações (G0) das direções x, y e z da amostra. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but does not present a rational dosage method and a known three-dimensional failure envelope. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient n/(Liv) in the assessment of splitting tensile at different temperatures and time of curing and find. It was also looked for the three dimensional rupture envelope of this material. For this research splitting tensile tests were carried out with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing varying from 1 to 7 days and curing time varying from 20º to 90º. True Triaxial tests and ultrasonic waves tests were carried out with samples with 3% of lime content, 14kN/m³ of dry weight, 3 days of curing at 35º and nangle between nz and the consider stress path) in ranging from 0º to 180º. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied in all time and temperature studied. The use of this coefficient allowed obtaining curves that allow the calculation of the maximum temperature that influences the resistance of the studied mixture for each time period. This coefficient also allowed obtaining an equation capable of determining the maximum resistance that can be reached in each curing time independent of curing temperature. The failure envelope found has a non-circular shape, so the strength of the material is dependent on the stress path. The isotropy of the material was confirmed by comparing equal stress paths, but executed in different directions and by comparing the Oedometric Modulus in small strains (M0 ) and Shear Modulus in small strains (G0 ) of the x, y, and z directions the sample.

A rigidez a pequenas deformações e sua respectiva degradação são informações cruciais para se determinar parâmetros de projeto mais precisos. Apesar de sua importância, estas propriedades não são usualmente investigadas. Assim, o objetivo do presente trabalho foi de estudar a degradação da rigidez da areia de Osório artificialmente cimentada por meio de diferentes métodos de laboratório. A escolha por um material cimentado ocorreu baseada em apelos ambientais, econômicos e técnicos. O presente estudo também objetiva desenvolver e validar um sistema de Bender Elements (BE), que forneça resultados confiáveis na avaliação da degradação do solo. Pares de BE foram construídos para serem utilizados em testes de bancada e ensaios triaxiais. Além disso, um amplificador de sinal, assim como scripts foram desenvolvidos especialmente para a interpretação dos dados no domínio do tempo. O aumento da rigidez durante o processo de cura foi avaliado por meio da velocidade de onda cisalhante, medida pelos BE e por um equipamento de ondas ultrassônicas (UPV), sob condições de pressão atmosférica. Ensaios de degradação da rigidez, por sua vez, foram conduzidos em uma câmara triaxial especialmente modificada para a instalação dos BE Após sete dias de cura atmosférica, os corpos-de-prova foram cisalhados no equipamento triaxial modificado enquanto mudanças de rigidez eram obtidas por meio de testes de BE e instrumentação interna. Os resultados demonstraram que o sistema BE desenvolvido foi bem sucedido na avaliação da rigidez do solo estudado. A comparação entre os resultados do BE e UPV não foi conclusiva no que se refere à dependência do solo à frequência. A degradação do módulo obtida por ambas as metodologias apresentou uma adequada concordância para o corpo-deprova com menor quantidade de cimento. Módulos obtidos por BE foram pouco maiores que os obtidos por medidas internas. Ainda, a interpretação no domínio do tempo dos resultados de BE para corpos-de-prova cimentados, especialmente durante ensaios triaxiais, foi difícil de ser executada, reforçando a necessidade de se combinar diferentes métodos de interpretação quando BE forem utilizados. / Stiffness at small strains and its respective degradation are crucial information to determine more precise design parameters. Despite their importance, these properties are not usually investigated. Thus, the objective of the present work was to study the stiffness degradation of artificially cemented Osorio sand by means of different laboratory methods. The choice for a cemented material was based on environmental, economic, and technical appeals. The present study also aimed to develop and validate a Bender Elements (BE) system that can provide reliable results in the evaluation of soil degradation. BE pairs were built for bench and triaxial tests. In addition, a signal amplifier, as well as scripts were specially developed for the interpretation of data in the time domain. Increase in stiffness during the curing process was evaluated by shear wave velocity measured by BE and an ultrasonic pulse wave velocity (UPV) equipment under atmospheric pressure conditions. Stiffness degradation tests were conducted in a specially modified triaxial chamber for BE installation After seven days of atmospheric curing, specimens were sheared in the modified triaxial equipment, while stiffness changes were obtained by BE tests and internal instrumentation. The results showed that the developed BE system was capable of successfully evaluating the studied soil. The comparison between BE and UPV results was not conclusive regarding soil dependence on frequency. Shear module degradation obtained with the two methodologies presented an adequate agreement for the specimen with the smaller amount of cement. Shear moduli obtained with BE were slightly larger than those obtained with internal measurements. Also, BE results interpretation in the time domain for cemented specimens, especially in the triaxial tests, was difficult to perform, reinforcing the need to combine different interpretation methods when BE are used.

O melhoramento de solos com cimento Portland para utilização em camadas de base de fundações rasas, liners de proteção ambiental ou proteção contra erosão em barragens de terra entre outros mostra grandes vantagens econômicas, evitando a necessidade de substituição do solo natural bem como, a necessidade de uma área de despejo. A presente pesquisa tem por objetivo quantificar a relação entre resistência à tração e a compressão de um solo fino (caulim) artificialmente cimentado bem como, quantificar a influência da porosidade, teor de cimento e teor de umidade na resistência à tração das misturas caulim-cimento. Um programa experimental foi delineado com esse objetivo. Dentro da faixa de valores estudados, os resultados mostram que o teor de umidade (w) tem uma influência linear sobre a resistência à tração (qt), ou seja, quanto maior o teor de umidade maior a resistência à tração da mistura estudada. Por fim, a relação vazios/cimento (h/Civ) demonstrou ser válida no dimensionamento de misturas caulim-cimento à tração. A relação resistência à tração/resistência à compressão (qt/qu) não é única para o solo estudado. qt/qu varia em função do teor de umidade de modo não-linear. / The addition of Portland cement to soil in order to base layers for shallow foundations, liners for environmental protection or protection against erosion in earth damns has shown great economic advantages, avoiding the need of soil substitution as well as waste area. This research aim to quantify the relation between tensile and compressive strength for fine grained, artificially cemented soils as well as, quantify the influence of porosity, water content and cement content on tensile strength of kaolin-cement mixtures. An experimental program was designed with this objective. For the range of values studied, results show that water content (w) affects linearly tensile strength (qt) of specimens, bigger the water content bigger the tensile strength of the mixture studied. Besides that, the relation porosity/cement content (h/Civ) has demonstrated to be valid for designing kaolin-cement mixtures under tensile strength. The relation between tensile and compressive strength (qt/qu) is not unique for the soil studied. qt/qu seems to be a function of water content in a non-linear function.

Engenheiros geotécnicos, defrontam-se frequentemente com solos de baixa capacidade de suporte. Para viabilizar projetos nestes materiais, pode-se utilizar fundações com grandes dimensões e/ou melhorar a propriedades mecânicas destes solos. Fundações de grandes dimensões podem ser extremamente onerosas e gerar impactos ambientais indesejáveis provocados por grandes movimentações de solo. Em contrapartida, o melhoramento das propriedades mecânicas do solo pode ser obtido por meio de tratamento com agentes cimentantes. Esta técnica tem-se mostrado bastante promissora nas diversas subáreas da geotecnia, como por exemplo, leito e subleito de pavimentação, estabilidade de taludes e terrenos para assentamento de fundações à compressão. A utilização desta técnica em fundações escavadas submetidas à tração ainda é incipiente. Até meados dos anos 1950, os métodos de previsão de desempenho consideravam somente o peso do solo contido em uma superfície ruptura somado ao peso da fundação, como contribuindo na capacidade de carga ao arrancamento. Estudos recentes passaram a incluir uma terceira parcela de resistência devido à resistência ao cisalhamento do solo. A partir de então diversos autores passaram a estudar técnicas de melhoramento e reforços dos reaterros. Num primeiro momento, foi estudada a influência das técnicas de compactação do reaterro e a substituição do material por outro com melhores propriedades. Atualmente, os estudos concentram-se no reforço dos reaterros com geossintéticos e adição de agentes cimentícios. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo avaliando os benefícios gerados pelo aumento da capacidade de carga, de fundações escavadas e reaterradas com areia fina e homogênea (proveniente da cidade de Osório/RS), cimentada, avaliando sua influência em termos das propriedades geométricas (diâmetro das fundações, profundidade de assentamento e diâmetro de tratamento) e geotécnicas (coesão, ângulo de atrito e módulo de elasticidade, influenciados pelo teor de cimento). Para tanto foram realizadas provas de carga à tração, variando-se o diâmetro (30 e 45 cm), profundidades de embutimentos (entre 0,5 e 2,0), e teores de cimento (0%, 3% e 7%). Através das provas de carga, verificou-se que o aumento do teor de cimento e da profundidade de assentamento aumentam a capacidade de carga à tração. Os resultados experimentais foram reproduzidos pelo método de elementos finitos por meio de retroanálise. A partir do modelo numérico gerado pela retroanálise, foram executadas duas análises paramétricas. Na primeira foram definidos os parâmetros significativos – coesão e embutimento – e determinada uma equação adimensional para determinação da carga máxima para tratamento de uma camada infinita. Na segunda análise foram definidos ábacos para determinação da perda de carga em função da redução do diâmetro de tratamento, para três níveis de cimentação – baixa, média e alta. / Geotechnical engineers frequently have to deal with soils that have reduced strength. In order to carry out the design of footings in such materials, their base has to be quite large and/or mechanical properties of the soils have to be improved. Shallow foundations of large dimensions can be extremely expensive and generate undesirable environmental impacts due to large soil movements. As an alternative, the improvement of mechanical properties of the local soil can be obtained by treating it with cementitious agents. Such technique has been used with success in several earthworks such as the improvement of base and sub-base of pavements, slope stability and particularly as a soil-cement mixture of a compacted layer over a low bearing capacity soil. The use of such technique in footings subjected to pullout forces is still insipient. Until middle 1950’s, pullout design methodologies of shallow foundations embedded in soil backfills considered only the weight of the soil contained inside a specific failure surface plus the foundation self-weight as the pullout failure load. Further studies included the shear strength of the soil at the failure surface. Since then several authors considered several techniques to improve and/or reinforce the backfills. At first the influence of backfill compaction and material substitution to improve soil properties were considered. Nowadays, studies concentrate in the reinforcement of backfills with geosynthetics and in the addition of cementitious agents. In such context, the main aim of present work is to carry out a research evaluating the benefits towards the improvement of uplift performance of footings embedded in cemented stabilized backfill, analyzing the influence of the geometrical characteristics of the problem (diameter of the footings, depth of embedment and size of the improved area) and geotechnical properties of the backfill (cohesion intercept, friction angle and Young’s modulus), the latter influenced by the amount of cementitious agents inserted on the soil. For doing so, several pullout tests were carried out varying foundation diameter (0.30 and 0.45 m), embedment depth according foundation diameter (ranging from 0.5 e 2.0) and cement contents (0%, 3% and 7%) in the stabilized backfill. Results of pullout tests have shown that the increase of cement content and embedment depth of the backfill increased uplift capacity. Field results were reproduced through a back-analysis using the finite element technique. In the sequence, two distinct parametrical analyses were also carried out. In the first analysis the parameters that show significance were cohesion intercept and embedment depth – a non-dimensional equation determining the failure pullout load (considering infinite horizontal improvement) was determined. In the second analysis distinct abacus were produced to allow considering reduction of horizontal treatment area for three cementation levels – low, medium e high.

A fim de avaliar a contribuição das ligações cimentantes no comportamento tensão-deformação dos solos cimentados, bem como quantificar a variação das tensões de início de plastificação e incremento de tensão de plastificação em função do índice de vazios de cura, foram realizados dezoito ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas com diferentes tensões confinantes, índices de vazios e teores de cimento. As amostras foram inicialmente adensadas a várias tensões confinantes ao longo da linha de compressão normal do solo sem cimentação, simulando a formação de elementos de solos em diferentes profundidades de um depósito sedimentar cimentado. Após o adensamento, as amostras eram curadas para posterior aplicação de incrementos de tensão isotrópica. Complementarmente, dezenove ensaios triaxiais drenados foram realizados em amostras artificialmente cimentadas curadas sob diferentes tensões confinantes e índices de vazios de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência, deformabilidade e plastificação em função do índice de vazios e tensão de cura. Por final, um novo modelo matemático foi proposto para simular os ensaios isotrópicos das amostras curadas com diferentes índices de vazios e teores de cura, descrevendo o comportamento teórico dos elementos de solo situados nas diferentes profundidades do depósito fictício de solo cimentado. A capacidade do modelo de simular os resultados dos ensaios isotrópicos para uma gama ampla de índice de vazios de cura e teores de cimento também foi apresentada. Comentários acerca das respostas obtidas com simulações de amostras curadas a altos e baixos índices de vazios, e solicitadas a elevadas tensões isotrópicas, também são apresentadas juntamente com uma análise dos três parâmetros adicionais requeridos pelo modelo em relação ao modelo Cam Clay: um parâmetro de medida de nível de cimentação, um parâmetro definidor do tipo de comportamento da estrutura cimentante (rígido, rígido-plástico, linear, etc.), e um parâmetro que relaciona a magnitude das tensões da estrutura cimentante com o nível de cimentação da amostra. / To evaluate the contribution of cementation on the stress-strain behaviour of cemented soils, as well as to quantify the variation of the initial yielding stress and yielding stress increment based on the curing void ration, a series of eighteen isotropic compression tests were performed en artificially cemented samples cured under different confining stresses, void ratio and cement content. The samples were initially consolidated to different stresses on the normal compression line of the non-cemented soil, in order to simulate the soil formation at different depths in cemented sedimentary deposits. After consolidated, the samples were cured and then isotropic increments of tension were applied. Complementary, nineteen drained triaxial tests were performed on artificially cemented samples cured under different confining stresses and void ratio in order to analyze the modification on the shear strength parameters, deformability and yielding based on the void ratio and curing stress. At the end, a new mathematical model was proposed to simulate the isotropical tests performed on samples cured with different void ratio and cement content, describing the theorical behavior of the soil elements situated on different depths of a fictitious deposit of cement soil. The model’s ability to simulate the results of the isotropic tests performed for a wide range of curing void ratio and cement was also presented. Comments about the simulations of samples cured with low and high void ratios and consolidated to high isotropic stresses are also presented together with an analysis of the three additional parameters required by the model in relation to Cam Clay model: a parameter measuring the cementation level, a parameter defining the kind of cementing structure behaviour (rigid, rigid-plastic, linear, etc.) and a parameter that relates the stress magnitude of the cementing structure with the cementation level of the sample.

O solo é base de praticamente todas as obras de Engenharia Civil e em algumas situações este não apresenta condições de suportar o carregamento imposto. Tal problema pode ser solucionado com técnicas de estabilização. A estabilização com cal é uma técnica clássica, porém não apresenta um método racional de dosagem e uma superfície de falha tridimensional conhecida. Entretanto este quadro vem alterando-se por meio de pesquisas que buscam utilizar o coeficiente porosidade/teor volumétrico de cal para dosar solo-cal. Assim, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a influencia do coeficiente n/(Liv) na variação de resistência à tração na compressão diametral de misturas solo- cinza volante-cal para diferentes temperaturas e diferentes tempos de cura. Busca-se obter, também, a envoltória de ruptura tridimensional deste material. Para isso foram realizados ensaios de tração por compressão diametral em corpos de prova da mistura areia de Osório e cinza volante com 3, 5 e 7 % de cal (em peso), com peso especifico aparente seco de 14, 15 e 16 kN/m², curados a 20, 27, 35, 50, 65,80 e 90ºC por 1, 3 e 7 dias. Ensaios em Triaxial Verdadeiro e de ondas ultrassônicas foram executadas em amostras com 3 dias de cura a 35º, 3% de cal, peso específico seco de 14kN/m³ e nvariando de 0 até 180º. A relação porosidade/teor volumétrico de cal ajustado por um coeficiente [n/(Liv)0,3] mostrou-se adequada na previsão da resistência à tração para todas as temperaturas e tempos de cura estudados. O uso deste coeficiente permitiu a obtenção de curvas que permitem o cálculo da temperatura máxima que influência na resistência da mistura estudada para cada tempo de tempo. Este coeficiente também permitiu a obtenção de uma equação capaz de determinar a resistência máxima que pode ser obtida em cada tempo de cura independente da temperatura de cura. A envoltória de ruptura encontrada tem formato não circular, logo a resistência do material é dependente do caminho de tensões. A isotropia do material foi confirmada através da comparação entre caminhos de tensão iguais, porém executados em diferentes direções e através da comparação entre o Módulo Oedométrico há pequenas deformações (M0)e o Módulo de Cisalhamento há pequenas deformações (G0) das direções x, y e z da amostra. / Soil is the base of most civil engineering constructions, and when it cannot support the construction loads, such problem can be solved through the use of soil stabilization technique. Lime stabilization is a classical technique, but does not present a rational dosage method and a known three-dimensional failure envelope. This situation has been changed with researches using the porosity/lime ratio to dose soil-lime. Thereby this research aims to evaluate the influence of the quotient n/(Liv) in the assessment of splitting tensile at different temperatures and time of curing and find. It was also looked for the three dimensional rupture envelope of this material. For this research splitting tensile tests were carried out with lime contents varying from 3% to 7%, dry unit weight ranging from 14kN/m³ to 16kN/m³, time curing varying from 1 to 7 days and curing time varying from 20º to 90º. True Triaxial tests and ultrasonic waves tests were carried out with samples with 3% of lime content, 14kN/m³ of dry weight, 3 days of curing at 35º and nangle between nz and the consider stress path) in ranging from 0º to 180º. The porosity/lime ratio, defined as the ratio of the compacted mixture porosity and the lime volumetric content, adjusted by an exponent, proves to be an appropriate parameter to estimate the splitting tensile strength of the soil-fly ash-lime studied in all time and temperature studied. The use of this coefficient allowed obtaining curves that allow the calculation of the maximum temperature that influences the resistance of the studied mixture for each time period. This coefficient also allowed obtaining an equation capable of determining the maximum resistance that can be reached in each curing time independent of curing temperature. The failure envelope found has a non-circular shape, so the strength of the material is dependent on the stress path. The isotropy of the material was confirmed by comparing equal stress paths, but executed in different directions and by comparing the Oedometric Modulus in small strains (M0 ) and Shear Modulus in small strains (G0 ) of the x, y, and z directions the sample.

A técnica de solo cimento se apresenta como uma ferramenta eficaz no melhoramento de distintos solos, adequando-os às necessidades da engenharia geotécnica. Tal tratamento do solo se aplica, por exemplo, na construção de bases para plataformas rodo-ferroviárias, camada de suporte para fundações superficiais, na prevenção da liquefação de solos granulares em condições fofas, no encapsulamento de solos contaminados e como barreiras de contenção de contaminação. Dessa forma, o presente estudo visa quantificar a influência da quantidade do cimento e da porosidade em relação ao comportamento mecânico das misturas de solos granulares com cimento. Assim, ensaios de resistência à compressão simples, resistência à compressão diametral, ensaios com bender elements e ensaios triaxiais foram realizados com o objetivo de obter uma metodologia de dosagem de solos granulares com adição de cimento. Para tal, foram utilizados um solo artificial areno-pedregulhoso, um solo arenoso grosso de origem granítica, um solo arenoso fino de origem basáltica, um solo arenoso fino de origem granítica e por último, uma areia fina uniforme, estes últimos três materiais com granulometria semelhante, mas com mineralogia e formato de grãos distintos. Em todos os ensaios foram utilizados cimento Portland CP–V (alta resistência inicial), como agente cimentante e água destilada. Corpos de prova cilíndricos foram moldados com distintos teores de cimento e porosidade. Os ensaios de resistência foram realizados após 7 dias de cura em ambiente com temperatura e umidade controlada. E os ensaios com bender elements foram realizados ao longo do tempo de cura, até 7 dias. Por último foi realizada a análise e comparação de todos os dados obtidos juntamente com outros materiais já estudados, no intuito de aprimorar o entendimento da técnica e da metodologia de dosagem de solo cimento. / The soil cement technique itself is an effective tool in the improvement of different soils, adapting them to the needs of geotechnical engineering. Such treatment of the soils might be used in the construction of road subgrades, railway platform subgrades, support layers for shallow foundations, in the encapsulation of contaminated soils in liquefaction prevention of loose granular soils and in barriers for containment of contamination. Thus, this study aimed at measuring the influence of the amount of cement and porosity on the mechanical behavior of granular soils – cement mixtures. Thus, unconfined compression, Brazilian tensile, bender elements and triaxial tests were carried out in order to obtain a dosage methodology for granular soils treated with cement. To this end, an artificial sand-gravel soil, a fine sand soil of basaltic origin, a fine sand soil of granitic origin and lastly, a coarse sandy soil, also of granitic origin were used. Early strength Portland cement was used as cementing agent, as well as distilled water. Cylindrical specimens were cast with different levels of cement and porosity. Strength tests were performed after 7 days curing in an environment with controlled temperature and humidity. Assays were performed using bender elements throughout the curing time, up to 7 days. Finally, a full analysis was performed using data obtained in present work, together with results of other granular soils treated with cement obtained through a literature review, in order to improve understanding of soil cement technique and enhance a dosage methodology of soil cement.

A rigidez a pequenas deformações e sua respectiva degradação são informações cruciais para se determinar parâmetros de projeto mais precisos. Apesar de sua importância, estas propriedades não são usualmente investigadas. Assim, o objetivo do presente trabalho foi de estudar a degradação da rigidez da areia de Osório artificialmente cimentada por meio de diferentes métodos de laboratório. A escolha por um material cimentado ocorreu baseada em apelos ambientais, econômicos e técnicos. O presente estudo também objetiva desenvolver e validar um sistema de Bender Elements (BE), que forneça resultados confiáveis na avaliação da degradação do solo. Pares de BE foram construídos para serem utilizados em testes de bancada e ensaios triaxiais. Além disso, um amplificador de sinal, assim como scripts foram desenvolvidos especialmente para a interpretação dos dados no domínio do tempo. O aumento da rigidez durante o processo de cura foi avaliado por meio da velocidade de onda cisalhante, medida pelos BE e por um equipamento de ondas ultrassônicas (UPV), sob condições de pressão atmosférica. Ensaios de degradação da rigidez, por sua vez, foram conduzidos em uma câmara triaxial especialmente modificada para a instalação dos BE Após sete dias de cura atmosférica, os corpos-de-prova foram cisalhados no equipamento triaxial modificado enquanto mudanças de rigidez eram obtidas por meio de testes de BE e instrumentação interna. Os resultados demonstraram que o sistema BE desenvolvido foi bem sucedido na avaliação da rigidez do solo estudado. A comparação entre os resultados do BE e UPV não foi conclusiva no que se refere à dependência do solo à frequência. A degradação do módulo obtida por ambas as metodologias apresentou uma adequada concordância para o corpo-deprova com menor quantidade de cimento. Módulos obtidos por BE foram pouco maiores que os obtidos por medidas internas. Ainda, a interpretação no domínio do tempo dos resultados de BE para corpos-de-prova cimentados, especialmente durante ensaios triaxiais, foi difícil de ser executada, reforçando a necessidade de se combinar diferentes métodos de interpretação quando BE forem utilizados. / Stiffness at small strains and its respective degradation are crucial information to determine more precise design parameters. Despite their importance, these properties are not usually investigated. Thus, the objective of the present work was to study the stiffness degradation of artificially cemented Osorio sand by means of different laboratory methods. The choice for a cemented material was based on environmental, economic, and technical appeals. The present study also aimed to develop and validate a Bender Elements (BE) system that can provide reliable results in the evaluation of soil degradation. BE pairs were built for bench and triaxial tests. In addition, a signal amplifier, as well as scripts were specially developed for the interpretation of data in the time domain. Increase in stiffness during the curing process was evaluated by shear wave velocity measured by BE and an ultrasonic pulse wave velocity (UPV) equipment under atmospheric pressure conditions. Stiffness degradation tests were conducted in a specially modified triaxial chamber for BE installation After seven days of atmospheric curing, specimens were sheared in the modified triaxial equipment, while stiffness changes were obtained by BE tests and internal instrumentation. The results showed that the developed BE system was capable of successfully evaluating the studied soil. The comparison between BE and UPV results was not conclusive regarding soil dependence on frequency. Shear module degradation obtained with the two methodologies presented an adequate agreement for the specimen with the smaller amount of cement. Shear moduli obtained with BE were slightly larger than those obtained with internal measurements. Also, BE results interpretation in the time domain for cemented specimens, especially in the triaxial tests, was difficult to perform, reinforcing the need to combine different interpretation methods when BE are used.

O melhoramento de solos com cimento Portland para utilização em camadas de base de fundações rasas, liners de proteção ambiental ou proteção contra erosão em barragens de terra entre outros mostra grandes vantagens econômicas, evitando a necessidade de substituição do solo natural bem como, a necessidade de uma área de despejo. A presente pesquisa tem por objetivo quantificar a relação entre resistência à tração e a compressão de um solo fino (caulim) artificialmente cimentado bem como, quantificar a influência da porosidade, teor de cimento e teor de umidade na resistência à tração das misturas caulim-cimento. Um programa experimental foi delineado com esse objetivo. Dentro da faixa de valores estudados, os resultados mostram que o teor de umidade (w) tem uma influência linear sobre a resistência à tração (qt), ou seja, quanto maior o teor de umidade maior a resistência à tração da mistura estudada. Por fim, a relação vazios/cimento (h/Civ) demonstrou ser válida no dimensionamento de misturas caulim-cimento à tração. A relação resistência à tração/resistência à compressão (qt/qu) não é única para o solo estudado. qt/qu varia em função do teor de umidade de modo não-linear. / The addition of Portland cement to soil in order to base layers for shallow foundations, liners for environmental protection or protection against erosion in earth damns has shown great economic advantages, avoiding the need of soil substitution as well as waste area. This research aim to quantify the relation between tensile and compressive strength for fine grained, artificially cemented soils as well as, quantify the influence of porosity, water content and cement content on tensile strength of kaolin-cement mixtures. An experimental program was designed with this objective. For the range of values studied, results show that water content (w) affects linearly tensile strength (qt) of specimens, bigger the water content bigger the tensile strength of the mixture studied. Besides that, the relation porosity/cement content (h/Civ) has demonstrated to be valid for designing kaolin-cement mixtures under tensile strength. The relation between tensile and compressive strength (qt/qu) is not unique for the soil studied. qt/qu seems to be a function of water content in a non-linear function.

As propriedades do solo cotidianamente podem não ser adequadas às características e às necessidades de projeto. É apresentada, como alternativa, a técnica de reforço com inclusão de elementos fibrosos à matriz de solo cimentado e não cimentado. Ainda, embora comuns, o comportamento do solo frente a solicitações cíclicas não é completamente conhecido. Nesse sentido, o estudo do comportamento de hidratação e da resposta cisalhante cíclica de um resíduo de mineração cimentado reforçado com fibras é objetivado. Para tanto, medidas de retração química, medidas de rigidez ao longo da hidratação e ensaios simple shear monotônicos e cíclicos foram realizados com resíduo de mineração cimentado e não cimentado, reforçado com fibras e não reforçado. O resíduo, oriundo da mineração de ouro, um silte arenoso com traços de argila, foi cimentado com diferentes teores de cimento Portland, entre 0% e 10% em relação à massa de solo seco, e reforçado com 0% e 0,5%, em relação à massa de sólidos secos, de fibras de polipropileno de 50mm de comprimento e 0,1mm de espessura, equivalentes a um índice aspecto de 500. Os resultados demonstraram que as fibras não afetaram o processo de hidratação das misturas de resíduo de mineração cimentadas, que apresentam tendência de atenuação logarítmica da retração química com o tempo. Quanto maiores as relações água/cimento, maior o nível de retração química. A inclusão de fibras a misturas de resíduo de mineração cimentadas, da mesma forma, não afetou a evolução dos valores de rigidez inicial, que crescem com tendência logarítmica em função do tempo e aumentam com o acréscimo do nível de cimentação. Sob condições monotônicas de cisalhamento, a adição de fibras conferiu ao material cimentado e não cimentado comportamento de endurecimento. Sob condições cíclicas de deformação cisalhante controlada, as fibras não afetaram a resposta cisalhante das amostras não cimentadas e provocaram aumento dos valores da tensão cisalhante das amostras cimentadas após sucessivos ciclos de esforços. Sob condições cíclicas de tensão cisalhante controlada, a adição de fibras às misturas não cimentadas proporcionou o aumento da resistência aos ciclos de esforços e às misturas cimentadas provocou aumento dos níveis de deformação cisalhante. A concordância das mesmas envoltórias de resistência tanto às trajetórias de tensões dos ensaios monotonônicos quanto às trajetórias dos ensaios cíclicos sob diferentes condições de carregamento possibilitou a obtenção dos mesmos parâmetros de resistência das misturas analisadas sob diferentes condições de carregamento. / The soil properties commonly may not suit the project characteristics and requirements. It is presented, as alternative, the improvement technique of fibrous elements inclusion to the cemented and uncemented soil matrix. Moreover, although common, the behaviour of soil under cyclic loads is not completely known. In this sense, the study of the hydration behaviour and the cyclic shear response of fibre reinforced cemented mine tailings is the main objective of this research. Therefore, chemical shrinkage measurements, stiffness measurements during hydration and monotonic and cyclic simple shear tests were conducted on fibre reinforced and unreinforced cemented and uncemented mine tailings. The tailings, produced from gold mining, are classified as a sandy silt with traces of clay and were cemented with different amounts of Portland cement, ranging from 0% to 10% by dry weigh of soil, and reinforced with 0% and 0.5% by dry weigh of solids of polypropylene fibers 50mm long and 0.1mm thick, equivalent to an aspect ratio of 500. The results showed fibres did not affect the hydration process of cemented mine tailings mixtures, which presents logarithmic attenuation of chemical shrinkage over time. The greater the water / cement ratio, the higher the level of chemical shrinkage. The inclusion of fibers to cemented mine tailings, likewise, did not affect the evolution of initial stiffness values, that raise logarithmic over time and increase with the increase of the cementation level. Under monotonic shear conditions, the addition of fibers confers hardening behaviour to the uncemented and cemented materials. Under shear strain controlled cyclic conditions, fibres did not affect the shear response of uncemented samples and increased shear stress values of cemented samples after successive load cycles. Under shear stress controlled cyclic conditions, the fibres addition to the uncemented mixtures increased the resistance to load cycles and to the cemented mixtures increased levels of shearing strain. The agreement of the same strength envelopes to both monotonic and cyclic stress paths, under different cyclic loading conditions, allows the use of the same strength parameters of mixtures analyzed under different loading conditions.