Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2996441 bytes, checksum: f739a460b120b46bfec2445936cf3edb (MD5) Previous issue date: 2007-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In tropical countries, like Brazil, soils in non saturated condition are frequently encountered. Besides, the majority of geotechnical works load the ground according to stress paths in which the three principal stresses are different and vary independently. Therefore, the need to develop equipments able to test in the laboratory non saturated soil samples following these stress paths. In this thesis, a new cubic triaxial cell is presented. The equipment was developed to test soil samples in dry, saturated or with matric suction controlled conditions. Results of a test program realized with the new equipment in a young residual soil samples are presented. A bibliographic review is made dealing with axisymmetrical and cubical triaxial equipments able to test soil samples in non saturated conditions, and principal features of non saturated soil behavior. Following, components of the cubical triaxial device are described in full detail and, in the next Chapter, the main characteristics of the young residual soil tested, as well as the methodology used during the test program, are presented. Finally, test results are presented and discussed, including tests with saturated and non saturated soil samples, realized in conventional stress paths in which two principal stresses are equal, and in non conventional stress paths in which the three principal stresses vary independently. The main conclusions state that the developed equipment is working adequately and seems to be appropriate to study the behavior of non saturated soils. / Em países de clima tropical como o Brasil, frequentemente, se encontram solos em condições não-saturadas. Além disso, a maioria das obras geotécnicas solicita o solo em trajetórias de tensão nas quais as três tensões principais são diferentes e variam independentemente. Daí a necessidade de se construir equipamentos capazes de ensaiar no laboratório amostras de solos não saturados seguindo essas trajetórias de tensão. Nesse trabalho, um novo equipamento triaxial cúbico é apresentado. O equipamento foi desenvolvido para ensaiar amostras de solo em condições secas, saturadas ou com sucção matricial controlada. Faz-se uma revisão bibliográfica sobre equipamentos triaxiais assimétricos e cúbicos capazes de ensaiar solos não-saturados, e sobre aspectos importantes do comportamento de solos não saturados. Em seguida, apresentam-se e descrevem-se todos os elementos que compõem a célula triaxial cúbico sedo feita uma descrição detalhada de todo o equipamento. O Capítulo seguinte apresenta as principais características do solo residual jovem ensaiado, bem como a metodologia usada durante a realização do programa de ensaios. Finalmente, apresentam-se e discutem-se os resultados dos ensaios realizados com o solo residual em condições saturadas, não saturadas, em trajetórias de tensão convencionais, em que duas tensões principais são iguais, e em trajetórias não convencionais, nas quais as três tensões principais variam independentemente. As principais conclusões apontam que o equipamento desenvolvido está funcionando adequadamente e parece ser muito apropriado para estudar o comportamento de solos não saturados.

[pt] O conhecimento do comportamento de solos residuais é de grande importância para projetos geotécnicos no Brasil e, em particular, na região do Rio de Janeiro, tendo em vista que o clima tropical e as características geológicas favorecem a ocorrência de mantos residuais de grande espessura. O presente trabalho trata do estudo do comportamento tensão-deformação de um solo residual proveniente de um perfil de alteração de rocha gnáissica do maciço da Tijuca, Rio de Janeiro. Como os solos residuais gnáissicos preservam as foliações herdadas da rocha matriz, investigou-se em particular a relevância de se considerar a ocorrência de anisotropia nas características de resistência e deformabilidade destes solos. No estudo foi utilizado o equipamento triaxial cúbico desenvolvido na PUC-Rio. Este equipamento possibilita o controle independente das três tensões principais, sendo mais adequado para a reprodução das trajetórias de tensões tridimensionais, usualmente associadas com obras geotécnicas no campo, e em particular, para estudos sobre as características de anisotropia de solos. O programa experimental constou de ensaios de compressão axial e hidrostática, sob condições drenadas de carregamento, utilizando o equipamento triaxial cúbico. Foram realizados também ensaios oedométricos convencionais, de modo a se obter as características de compressibilidade do solo. Foram moldados corpos de prova a partir de blocos indeformados, paralelos e perpendiculares à foliação observada no solo, o que possibilitou a análise dos resultados para direções distintas de carregamento. Para efeito de comparação sobre a relevância do arranjo estrutural dos grãos do solo, foram ensaiados também corpos de prova compactados dos mesmos materiais. A análise dos resultados permitiu a obtenção dos módulos de deformabilidade e dos parâmetros de resistência do solo residual. Em particular, foram verificados os efeitos da direção de carregamento dos corpos de prova, do nível das tensões de confinamento, do grau de intemperismo, do arranjo estrutural dos grãos e dos efeitos do grau de saturação. Pode-se concluir que os solos estudados não apresentaram efeitos marcantes de anisotropia nas características de resistência. No entanto, quanto à deformabilidade, pode-se considerar que o solo residual jovem apresentou características anisotrópicas. / [en] The knowledge of the mechanical behaviour of residual soils is of great importance in geotechnical projects, because of its abundance in tropical regions, such as Brazil and particularly in the area of Rio de Janeiro. The present work presents a study on the fundamental stress-strain behaviour of a residual soil resulting from a profile of a gneiss rock in Rio de Janeiro. As the gneiss residual soils preservethe bedding planes from the parent rock, the relevance of considering anisotropy in the stress- strain characteristics of these soils was investigated. The cubic triaxial equipment developed at PUC-Rio was used in this research. This equipment allows the independent control of the three principal stresses, allowing the reprodution of three-dimensional stress paths, usually associated with geotechnical works in the field. The experimental program consisted of axial and hidrostatic tests, under drained loading conditions, using the cubic triaxial equipment. One- dimensional oedometer tests were also performed, in order to obtain the compressibility characteristics of the residual soil. Undisturbed specimens were prepared with the bedding planes parallel or perpendicular to the loading direction. Analysis of the test results showed the effects of load direction, confining stress level, weathering degree, structural soil fabric and saturation degree. It may be concluded that the gneiss residual soils which were selected for this research do not present significant effects of anisotropy in the strength characteristics. In the stress- strain characteristics, however, it may be concluded that the young residual soil showed effects of anisotropy. / [es] EL conocimiento sobre el comportamiento de suelos residuales resulta de gran importancia para los proyectos geotécnicos en Brasil y, en particular, en la región de Rio de Janeiro, considerando que el clima tropical y las características geológicas favorecen la existencia de mantos residuales de gran espesor. El presente trabajo estudia el comportamiento tensión-deformación de un suelo residual proveniente de un perfil de alteración de roca gnáisica del macizo de la Tijuca, Rio de Janeiro. Como los suelos residuales gnáisicos preservan las foliaciones heredadas de la roca matriz, fue necesario estudiar si resultaba relevante considerar la aparición de anisotropía en las características de resistencia y deformabilidad de estos suelos. En el estudio se utilizó el equipo triaxial cúbico desarrollado en la PUC-Rio. Este equipo permite el control independente de las tres tensiones principales, siendo más adecuado para la reproducción de las trayectorias de tensiones tridimensionales, usualmente asociadas a obras geotécnicas en el campo, y en particular, para estudios sobre las características de anisotropía de suelos. El programa experimental incluyó ensayos de compresión axial e hidrostática, sobre condiciones drenadas de carga, utilizando el equipo triaxial cúbico. Fueron realizados también ensayos oedométricos convencionales, con el objetivo de obtener las características de compresibilidad del suelo. Fueron moldados cuerpos de prueba a partir de bloques no deformados, paralelos y perpendiculares a la foliación observada en el suelo, lo que permitió el análisis de los resultados para distintas direcciones de carga. Para efecto de comparación sobre la relevancia del arreglo extructural de los granos del suelo, se realizaron ensayos con cuerpos de prueba compactados de los mismos materiales. El análisis de los resultados permitió la obtención de los módulos de deformabilidad y de los parámetros de resistencia del suelo residual. En particular, se verificaron los efectos de la dirección de carga de los cuerpos de prueba, del nível de las tensiones de contensión, del grado de intemperización, de la disposición extructural de los granos y de los efectos del grado de saturación. Se puede concluir que los suelos estudiados no presentaran efectos marcantes de anisotropía en las características de resistencia. Sin embargo, con respecto a la deformabilidad, se puede considerar que el suelo residual joven presentó características anisotrópicas.