A geração de resíduos provocada pela atividade mineradora é revestida de considerável preocupação ambiental, tanto em função da área envolvida no depósito deste material, quanto pelos impactos causados por eventuais rupturas que possam a ocorrer nestes reservatórios. O método de disposição de resíduos, frequentemente utilizado pelas mineradoras, consiste no bombeamento do material por via úmida até os reservatórios de alteamento contidos através de diques ou barragens. Este processo pode tornar estas áreas suscetíveis à ocorrência de rupturas causadas por liquefação do material. Quando este tipo de evento acontece, tem-se um aumento repentino da poropressão, com consequente redução da resistência ao cisalhamento. A verificação do potencial de liquefação de resíduos de mineração é, portanto, imprescindível à prevenção de impactos ambientais, além de colaborar na execução de projetos geotécnicos mais seguros e econômicos. Neste trabalho são analisados três reservatórios distintos, sendo um composto por resíduo de mineração de ouro e os outros dois por resíduo de mineração de bauxita. Os resultados de ensaios realizados em campo (SCPTU/CPTU e SDMT) são utilizados na avaliação geotécnica dos resíduos, buscando-se verificar a compatibilidade com avaliações já realizadas através de ensaios de laboratório. O potencial de liquefação estática dos materiais é observado em laboratório para baixos níveis de tensões, demonstrando que os resíduos são suscetíveis à liquefação estática. Este comportamento é verificado também na interpretação de ensaios de campo, interpretados através de correlações de natureza semiempírica baseadas na combinação de uma medida representativa de pequenas deformações (módulo cisalhante) combinado a uma medida obtida à grandes deformações (resistência à penetração) que, combinadas, permitem a determinação do parâmetro de estado do material. A primeira proposta consistiu na definição de uma fronteira entre materiais de comportamento contrátil e dilatante no espaço G0/qc versus p’/pa. Esta proposta apresentou uma resposta adequada, entretanto, a concentração de todos os pontos referentes aos resíduos analisados, possivelmente suscetíveis ao fenômeno de liquefação estática, numa mesma região gráfica, somente foi possível no espaço G0/qc versus qc1. Neste espaço a separação entre materiais de comportamento dilatante e contrátil foi possível com a inserção de uma fronteira empírica. Este estudo demonstrou a boa sensibilidade dos parâmetros G0 e qc ao fenômeno de liquefação estática. A suscetibilidade à liquefação cíclica dos resíduos de mineração de ouro e bauxita também foi verificada através de correlações com resultados de ensaios de campo. Esta análise indicou a possibilidade de ocorrência do fenômeno para os mais baixos níveis de magnitude de sismo atuante. / Waste generation caused by mining activity emerges as an environmental concern, both because of the large area involved in deposits of this material, as well as the possible impacts caused by occasional failures that may occur in these deposits. The method of waste disposal, often used by mining companies, consists by pumping wet material in sequence until completion of the reservoirs contained by dikes or dams. This process makes these areas susceptible to the occurrence of the liquefaction failures. When this type of event happens there is a sudden increase in pore pressure with consequent reduction shear strength, which can result is risk of containment structures. Therefore, verification of liquefaction potential of these materials is essential in the prevention of environmental impacts. The present work analyzes three different reservoirs, one consisting of gold mining tailings and the other two of bauxite mining tailings. The results of field tests (SCPTU/ CPTU and SDMT) are used in geotechnical evaluation of tailings in order to verify the compatibility with evaluations already carried out through laboratory tests. The static liquefaction potential observed in laboratory at low levels of stresses is consistent with field assessment from in situ tests. Semiempirical correlations based on field tests are based on small strain measurements (shear modulus) combined with large strain measurements (penetration resistance), that are used to defined the state parameter of the material. The first proposal consisted in defining a boundary between materials of contractive and dilatant behavior in space G0/qc versus p’/pa. The proposal presented an appropriate response, however, the concentration of all analyzed points, possibly susceptible to static liquefaction phenomenon, in the same graphical region was only possible in space G0/qc versus qc1. In this space the separation between materials of contractive and dilatant behavior was possible with the inclusion of an empirical boundary. This study demonstrated the good sensitivity of the parameters G0 and qc to the static liquefaction phenomenon. The cyclic liquefaction susceptibility of the gold and bauxite mining tailings was also verified by correlation with field tests results. This analyzes indicated the possibility of occurrence of the phenomenon to the lowest levels of earthquake magnitude.

A indústria mineradora do país sofre constantemente com problemas ambientais devido à qualidade e volume de rejeitos gerados durante o processo de extração do minério. Os volumes gerados demandam grandes áreas para armazenagem e consequentemente obras complexas de contenção dos rejeitos. A engenharia geotécnica busca entender o comportamento mecânico de depósitos destes rejeitos através do uso de ensaios tanto de campo como de laboratório. Para isso utiliza ferramentas e procedimentos consagrados no meio técnico seguindo normas e procedimentos estabelecidos e consagrados mundialmente. No entendimento do comportamento mecânico dos solos argilosos, as análises são desenvolvidas em termos de tensões totais, já para os solos arenosos em termos de tensões efetivas. Todavia, para solos com granulometria intermediária, não se tem um consenso no que se refere à interpretação do comportamento mecânicos a partir de ensaios de campo Este trabalho apresenta resultados de ensaios de DMT e CPTU conduzidos em diferentes velocidades de penetração no intervalo de aproximadamente 1 e 57 mm/s, em depósito de rejeito de mineração, para avaliar tanto a influência da velocidade sobre as medidas do ensaio, quanto a transição das condições de fluxo ao redor do piezocone e durante a expansão da membrana do dilatômetro. Um equipamento simples e de baixo custo foi desenvolvido para monitorar a poropressão no centro da lâmina do DMT e dados são interpretados à luz das condições de drenagem impostas durante a execução do ensaio. Resultados indicam que as leituras e os valores de P0 e P1 são medidas de tensão total e por este motivo influenciadas pela magnitude da poropressão gerada durante a penetração da lâmina. Um novo Fator de Velocidade adimensional “Vt” é proposto para identificar possíveis efeitos de consolidação que ocorrem durante a penetração do piezocone e orientações são dadas para utilização de CPTU e DMT em solos de permeabilidade dentro do intervalo de 10-6 a 10-3 cm/s. / The mining industry of the country constantly suffers from environmental problems due to the quality and volume of waste generated during the mineral extraction process. Volumes generated require large areas for storage and consequently complex works of tailings. The geotechnical engineering seeks to understand the mechanical behavior of deposits of this waste by using assays well as laboratory and field. To this end tools and procedures laid down in the technical means following established rules and procedures consecrated worldwide. In the understanding of the mechanical behavior of clay soils, the analyzes are developed in terms of total stresses and for sandy soils in terms of effective stress. However, in soils with intermediate particle size, there is no consensus concerning the interpretation of the mechanical behavior from field trials. This paper presents the results of DMT and CPTU test conducted at different penetration rates in the range of about 1 to 57 mm / s in mining waste deposit to evaluate both the effect of speed on the measurements of the test, as the transition the flow conditions around the piezocone and during the expansion of the dilatometer membrane. A simple and inexpensive equipment has been developed to monitor the pore pressure in the center of the DMT blade and data are interpreted in the light of the imposed drainage conditions during the test. Results indicate that the readings that the P0 and P1 are total stress measurements and for this reason influenced by the magnitude of pore pressure generated during penetration of DMT blade. A new dimensionless Velocity Factor "Vt" is proposed to identify potential consolidation effects occurring during the penetration of piezocone and guidance is provided for use CPTU and DMT in soil permeability in the range 10-6 to 10-3 cm/s.

objetivo principal do trabalho é determinar a capacidade última de tração (arrancamento) de uma fundação com solo tratado no topo a partir de uma modelagem numérica com o programa computacional Abaqus a partir dos ensaios feitos em solos tratados. Os modelos numéricos foram feitas a partir dos ensaios ao arrancamento em solos tratados por Ruver, 2011 e Girardello, 2014 para um aterro de areia (proveniente da cidade de Osório/RS) e areia com fibra (monofilamentos de polipropileno). Foi feito um modelo numérico inicial com as propriedades geotécnicas de ensaios feitos em laboratório e campo para depois fazer um ajuste do modelo com os ensaios ao arrancamento. Foi avaliado o modelo numérico de areia e areia-fibra para as tensões iniciais, deslocamentos inciais e a etapa geostatic porque não só é ter bons resultados nas figuras do ajuste, mas se ter um modelo numérico bem feito que apresente um comportamento próximo da realidade numericamente. Foram avaliados os benefícios gerados pelo aumento da capacidade de carga de fundações escavadas e reaterradas com areia fina e homogênea, areia-fibra, avaliando sua influência geotécnica (coesão, ângulo de atrito e módulo de elasticidade) a partir de uma análise paramétrica. Foi feito um método de dimensionamento e estimativa da capacidade ao arrancamento para um aterro com areia e areia-fibra a partir das metodologias internacionais e os modelos numéricos. / The main objective of the work is to determine the ultimate traction (pullout) capacity of a foundation with treated soil at the top from a numerical modeling with the Abaqus computational program from the tests on treated soils. The numerical models were made from the pullout tests on soils treated by Ruver, 2011 and Girardello, 2014 for a sand dump (from the city of Osório / RS) and sand with fiber (polypropylene monofilaments). An initial numerical model was made with the geotechnical properties of laboratory and field tests to later calibrate the model with the pullout tests. It was evaluated the numerical model of sand and sand-fiber for the initial stresses, displacements and the geostatic step because not only is it to have good results in the figures of the calibration, but it is necessary to have a well-designed numerical model that presents behavior close to reality numerically. It was evaluated the benefits generated by the increase of the load capacity of excavated foundations and recovered with fine sand and homogeneous, sand-fiber, evaluating its geotechnical influence (cohesion, friction angle and modulus of elasticity) from a parametric analysis. A method of dimensioning and estimation of the pullout capacity for a backfill with sand and sand-fiber was done from the international methodologies and the numerical models.

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 prática da engenharia geotécnica dispõe de métodos consagrados para obtenção de parâmetros constitutivos através de ensaios de campo aplicados a solos argilosos, que apresentam resposta não drenada, e a solos granulares, que apresentam resposta drenada. Solos que possuem granulometria intermediária podem apresentar resposta parcialmente drenada, trazendo incertezas na obtenção de parâmetros geotécnicos estimados a partir destes ensaios. Este trabalho apresenta resultados de ensaios de campo conduzidos em diferentes velocidades, em dois depósitos de granulometria intermediária, para avaliar tanto a influência da velocidade sobre as medidas do ensaio, quanto a transição das condições de fluxo ao redor do piezocone. O primeiro local de estudo é caracterizado por um depósito natural localizado no município de Joinville/SC, constituído na camada analisada de solo siltoso. O segundo local é caracterizado por um depósito de resíduo de mineração de ouro localizado no município de Barrocas/BA, constituído na camada analisada de silte arenoso. Ensaios de piezocone em velocidade padrão buscaram primeiramente verificar a estratigrafia do terreno e definir uma camada mais homogênea para concentrar as análises. Ensaios de dissipação foram realizados para obtenção dos parâmetros de fluxo. Ensaios de piezocone com variação de velocidade compreenderam o intervalo de 0,5 mm/s a 45 mm/s no depósito natural e 0,3 mm/s a 57 mm/s no resíduo de mineração de ouro. Adicionalmente, amostras foram coletadas para caracterização dos materiais. Os resultados dos ensaios de piezocone nos dois depósitos estudados mostraram que a diminuição da velocidade gerou aumento da resistência e redução da poro-pressão e que o aumento da velocidade não gerou mudanças significativas, sugerindo que os ensaios em velocidade padrão são predominantemente não drenados. As análises em termos de velocidade adimensional mostraram que a transição de não drenado para parcialmente drenado ocorre em torno de uma velocidade normalizada V da ordem de 300 e a transição de parcialmente drenado para drenado ocorre em V inferior a 5 no resíduo de mineração de ouro. Já no depósito de solo natural a transição não pode ser avaliada com clareza devido ao sistema complexo de macrodrenagem, típico de solos residuais. Por fim, foi proposta uma metodologia que busca identificar o grau de drenagem ocorrido nos ensaios, com base na curva de drenagem estabelecida do solo, e converter a resistência à penetração parcialmente drenada em uma condição não drenada para permitir a utilização dos resultados e interpretação através das teorias consagradas. / In geotechnical engineering practice, a series of methods has been established for obtaining constitutive parameters from field tests applied to clay soils (considering the response fully undrained) and sandy soils (considering the penetration response as drained). Soils with intermediate particle sizes may present partial drained response, which introduces uncertainties in the assessment of constitutive parameters. This paper presents results of field tests carried out at different penetration rates in two silty deposits to assess both the influence of rate effects on measured test results, as well as the transition of flow conditions around the piezocone. The first site is characterized by a natural deposit located in the city of Joinville/SC. The second site is characterized by a deposit of gold mining tailings in the city of Barrocas/BA. Piezocone tests performed in standard velocity were used to verify the site stratigraphy and define the presence of more homogeneous layers to concentrate the analysis of rate effects. Dissipation tests were conducted to obtain flow parameters characteristics of the deposit. Piezocone were tested with penetration rates in the range of 0.5mm/s to 45mm/s in the natural deposit and 0.3mm/s to57mm/sin the gold mining tailing. Additionally, samples were collected for characterization of materials. The results of the piezocone tests showed that the cone resistance increases with decreasing penetration rate while pore pressure reduces, and that tests performed under standard penetration rate are mainly undrained in the tested field. The analysis in terms of normalized velocity showed that transition between undrained and partially drained occurs for value of V around 300 and the transition between partially drained and drained occurs for value of V lower than 5 in the gold mining tailing. The transition in the natural deposit cannot be verified clearly due to the complex system of macro drainage typical of residual soils. Finally, a method was proposed to identify the degree of drainage occurring in penetration tests based on the soil drainage characteristic curve, and to convert the cone tip resistance measured under partially drained conditions into a value that corresponds to undrained conditions. This correction would enable the use and interpretation of results following methods currently adopted in engineering practice.

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.

Um equipamento triaxial convencional originalmente utilizado para ensaios em amostras de solos saturados saturada foi modificado para que fosse possível a realização de ensaios triaxiais em solos não saturados. As principais modificações foram a instalação de uma pedra cerâmica de alto valor de entrada de ar (300 kPa) na nova base da câmara triaxial e uma nova linha de aplicação de pressão para aplicação de pressão de ar na amostra. A técnica de translação de eixos é utilizada para evitar cavitação no sistema de aplicação de pressão. O solo estudado nesta pesquisa consiste de um colúvio de arenito localizado nas encostas da Formação Serra Geral, entre os municípios de Timbé do Sul (SC) e São José dos Ausentes (RS). Ensaios triaxiais convencionais foram realizados nas condições drenado e não drenado em amostras indeformadas para tensões de confinamento iniciais variando de 50 até 500 kPa; ensaios triaxiais convencionais foram realizados na condição drenada em amostras remoldadas para as tensões de confinamento iniciais de 50, 100 e 200kPa. Ensaios triaxiais com sucção controlada foram realizados na condição drenado em amostras indeformadas para as tensões normais líquidas de 50, 100, 150 e 200 kPa em níveis de sucção variando de 25 até 150 kPa. A partir dos resultados dos ensaios triaxiais determinou-se os parâmetros de resistência ao cisalhamento: c’ – intercepto coesivo efetivo; f´ - ângulo de atrito interno efetivo; fb – ângulo de atrito interno que quantifica a contribuição da sucção na resistência ao cisalhamento. O comportamento encontrado foi de uma envoltória de resistência ao cisalhamento não saturada bilinear com acréscimo na resistência ao cisalhamento para baixos níveis de sucção até aproximadamente 75 kPa, e após um decréscimo na resistência ao cisalhamento. A tensão normal líquida não influencia no valor de fb e a sucção não provoca alteração no valor de f´. O valor de fb apresenta valores superiores ao valor de f´, quando se utiliza o critério de ruptura clássico de resistência ao cisalhamento. Alguns critérios de determinação dos valores máximos de ruptura foram aplicados para um melhor entendimento do comportamento resistente deste material. / A conventional triaxial equipment, originally used for testing saturated soil specimens, was modified in order to allow the testing of unsaturated specimens. The main modifications consisted of the installation of a high air-entry value porous ceramic (300 kPa) in the modified cell base and a new drainage line for application of pore-air pressure to the specimens. The axis-translation technique is used to prevent cavitation in the pressure measuring system. The soil studied consists of a colluvium of sandstone located on hillsides of the Serra Geral Formation, in the municipal districts of Timbé do Sul (SC) and São José dos Ausentes (RS). Saturated triaxial tests were carried out under drained and undrained conditions for undisturbed specimens for initial effective stresses of 50 to 500 kPa; saturated triaxial tests were carried out under drained conditions for remolded specimens for initial effective stresses of 50, 100 and 200 kPa. Unsaturated triaxial tests were carried out under drained conditions for undisturbed specimens for net normal stresses of 50, 100, 150 and 200 kPa with suction levels varying from 25 to 150 kPa. Shear strength parameters were determined from the results of those triaxial tests: c' – effective cohesion intercept; f´ - angle of internal friction; fb - angle of internal friction that indicates the rate of change in shear strength due to changes in matric suction. The observed behavior was of a bi-linear unsaturated shear strength envelope with increments of shear strength at low suctions until a value of suction equal to 75 kPa was reached; above this value a loss of shear strength was observed. The net normal stress has negligible influence on the fb value and suction does not cause changes in the f´ value. The fb value is higher than f´ value when the classic shear strength criterion is used. Other criteria for the determination of failure values were used for a better understanding of the shear strength behavior of the soil studied.

Freqüentemente, a utilização de técnicas tradicionais da engenharia geotécnica depara-se com obstáculos de caráter econômico e ambiental. A técnica do solo-cimento torna-se atrativa quando a melhora das propriedades do solo do local constitui-se numa alternativa de projeto. A técnica de tratamento de solos com cimento encontra aplicação, por exemplo, na construção de bases para pavimentos, na proteção de taludes em barragens de terra e como camada de suporte para fundações superficiais. Entretanto, ainda não existem metodologias de dosagem e projeto das misturas de solo-cimento baseadas em critérios racionais como existe, por exemplo, para o concreto, onde a relação água/cimento desempenha papel fundamental na obtenção da resistência desejada. Nesse sentido, este estudo tem por objetivo quantificar a influência do teor de cimento, da porosidade e do teor de umidade de moldagem, sobre a resistência mecânica de um solo arenoso artificialmente cimentado e avaliar a adequação do uso das relações água/cimento e vazios/cimento na estimativa da sua resistência à compressão simples. Para isso foram realizados ensaios de compressão simples, triaxiais não-drenados e medidas de sucção matricial. Os resultados mostram que a resistência à compressão simples cresceu linearmente com o aumento do teor de cimento e exponencialmente com a redução na porosidade da mistura compactada. Além disso, a variação do teor de umidade de moldagem afetou significativamente a resistência à compressão simples em misturas compactadas numa mesma massa específica aparente seca. Verificou-se que, para o solo-cimento no estado não-saturado (estado em que normalmente se encontram os aterros compactados), o fator água/cimento não é um bom parâmetro para estimativa da resistência à compressão simples. Ao contrário, a relação vazios/cimento, definida pela razão entre a porosidade da mistura compactada e o teor volumétrico de cimento, ajustado por um expoente, demonstrou ser o parâmetro mais adequado na estimativa da resistência à compressão simples do solo-cimento estudado. / Often, the use of traditional techniques in geotechnical engineering faces obstacles of economical and environmental nature. The soil-cement technique becomes attractive when the improvement of the local soil is a project alternative. The treatment of soils with cement finds application, for instance, in the construction of pavement base layers, in slope protection of earth dams and as a support layer for shallow foundations. However, there are no dosage methodologies based on a rational criteria as it exists in the case of the concrete technology, where the water/cement ratio plays a fundamental role in the assessment of the target strength. In that sense, this study aims to quantify the influence of the amount of cement, the porosity and the moisture content on the strength of a sandy soil artificially cemented, as well as to evaluate the use of a water/cement ratio and a voids/cement ratio to assess its unconfined compression strength. A number of unconfined compression tests, undrained triaxial tests and measures of matric suction were carried out. The results show that the unconfined compression strength increased linearly with the increase of the amount of cement and exponentially with the reduction in the porosity of the compacted mixture. Besides, the change in moisture content has remarkably affected the unconfined compression strength of mixtures compacted in a same dry density. It was verified that, for the soil-cement in the unsaturated state (state usually met by compacted fills), the water/cement ratio is not a good parameter for assessment of unconfined compression strength. In the other hand, the voids/cement ratio, defined by the reason between the porosity of the compacted mixture and the volumetric cement content, adjusted by an exponent, demonstrated to be the most appropriate parameter in the assessment of unconfined compression strenght of the studied soil-cement.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo sobre dois taludes coluvionares localizados na região nordeste do Rio Grande do Sul, inseridos no contexto geológico da Formação Serra Geral. Estes taludes apresentam características e comportamento geotécnico distintos. O objetivo desta dissertação é obter parâmetros de condutividade hidráulica e resistência ao cisalhamento dos solos presentes nos dois taludes, a fim de entender os diferentes processos de ruptura observados. Um dos taludes, denominado talude de Canastra, apresenta um processo de rastejo; este talude tem uma inclinação bastante suave e apresenta uma camada de colúvio sobre um solo residual de basalto vesicular. O talude de Canastra apresenta uma camada de transição entre o colúvio e o solo residual; os ensaios de condutividade hidráulica realizados em campo mostraram que esta camada é menos permeável do que o colúvio e o solo residual, formando uma camada quase impermeável e criando condições para a formação de dois níveis freáticos neste talude. Nos solos deste talude foi detectada a presença significante de argila expansiva (montmorilonita). O outro talude estudado, denominado de talude da rodovia RS470, apresentou uma ruptura abrupta após um período de intensa chuva. Este talude apresenta uma inclinação bastante íngreme e um solo coluvionar assente diretamente sobre basalto alterado. A condutividade hidráulica deste colúvio é bastante elevada. O colúvio apresenta pouca argila expansiva, sendo formado essencialmente por caulinita. Os ensaios ring shear, realizados para a obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento residual nos solos dos dois taludes, apresentaram valores muito baixos de φr, inferiores a 10° Valores semelhantes foram encontrados por Pinheiro (2000) e Rigo (2000) em solos residuais de basalto da Formação Serra Geral. Foram realizadas simulações numéricas de fluxo d’água e de estabilidade destes taludes, na tentativa de verificar as condições em que aconteceram os escorregamentos.

Nesta tese foram executados diversos ensaios geotécnicos em um solo coluvionar de uma encosta em que ocorreu uma ruptura translacional, seguida de liquefação e corrida de detritos, em São Vendelino (RS). Na mesma área ocorreram dezenas de rupturas de taludes em dezembro de 2000, durante um evento pluviométrico com chuvas de 148 mm medidas em 2 h. Os taludes da região apresentam declividades em torno de 27-36° com uma camada superficial de solo coluvionar (aproximadamente 2 m). Os solos amostrados foram retirados junto da cicatriz de um destes movimentos, o qual uma testemunha ocular descreveu como uma ruptura de grande mobilidade e fluidez. No trabalho é apresentada (a) uma caracterização geral das propriedades geotécnicas dos solos coluvionares da área de estudo, a partir de um conjunto de ensaios realizados em amostras deformadas e indeformadas coletadas em campo; (b) resultados do monitoramento de poro-pressões por piezômetros elétricos e um pluviômetro, instalados na encosta; (c) ensaios de condutividade hidráulica de laboratório e de campo (permeâmetro de Guelph, piezômetros de Casagrande e cilindros concêntricos); (d) um conjunto de resultados de ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compressão triaxial CID, CIU, CID-U e CSD (constant shear drained) e (e) um conjunto de ensaios hollow cylinder. Os ensaios de condutividade hidráulica realizados em laboratório com amostras indeformadas forneceram valores entre 2,5x10-4 e 5,4x10-3 cm/s. Os resultados dos ensaios de cisalhamento resultaram em valores c =4-10 kPa e f = 26º (remoldados ou indeformados) e c =0-10 kPa e f =25,8-36,9º (triaxiais em solo remoldado). Os ensaios hollow cylinder realizados mostraram que há uma grande influência da rotação das tensões principais nos parâmetros de resistência ao cisalhamento e no comportamento do solo pré e pós-ruptura. Os resultados também sugerem que análises de estabilidade de taludes baseadas nos parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial não são conservativas. Análises de fluxo de água e de estabilidade da encosta sugerem que somente chuvas com intensidade de magnitude semelhante à de dezembro de 2000 podem provocar rupturas na encosta estudada. / In this thesis several geotechnical tests were performed in a colluvium soil from a slope in which a translational slide occurred, followed by liquefaction and debris flow, in São Vendelino, RS, Brazil. In the same area several other slope failures occurred in December 2000 during a rain event with precipitation of 148mm in 2 hours. The inclination of the slopes in the region are in the range of 27-36o with a surficial layer of colluvium soil (approximately 2 m). The soil samples soil were collected close to a scar generated by one of those movements, which an eye-witness described as a failure with great mobility. This thesis presents (a) a basic characterization of colluvium soils from the studied area, using disturbed and undisturbed samples; (b) monitored values of in-situ pore-pressure using electric piezometers and results of a pluviometer installed in the studied area; (c) results of hydraulic conductivity from laboratory and field tests (Guelph permeameter, Casagrande piezometers and concentric cylinders); (d) results from direct shear and triaxial tests (CID, CIU, CID-U and CSD) and (e) a set of hollow cylinder tests. The laboratory conductivity hydraulic tests carried out on undisturbed samples showed values variyng from 2.5x10-4 to 5.4x10-3 cm/s. The direct shear results resulted in c =4-10 kPa e f =26º (undisturbed or reconstituted samples) and triaxial tests resulted in c =0-10 kPa and f =25.8-36.9º (reconstituted samples). The hollow cylinder tests showed that there is a strong influence of principal stress rotation in the shear strength and in the soil behavior pre and post failure. The results also suggest that slope stability analyses based on shear strength parameters obtained from triaxial tests are not conservative. Seepage and slope stability analyses suggest that only rains of great intensity, similar to the event of December 2000, may generate failures in the studied slope.