A problemática associada à execução e interpretação de ensaios de campo (e.g. palheta e pizocone) em materiais siltosos motiva a presente pesquisa, onde são desenvolvidas modelagens analíticas em poroelasticidade para o estudo do efeito de fluxo transiente no solo. As modelagens desenvolvidas referem-se aos problemas de rotação e expansão de um cilindro inserido na massa de solo. A abordagem adotada para solução dos problemas baseia-se na equivalência entre a resposta local de um comportamento perfeitamente plástico, em processo de carregamento monotônico, e um comportamento fictício não-linear poroelástico apropriado. Soluções fechadas para o campo de tensões, deformações e poropressões foram obtidas para o problema simplificado de rotação. Para a solução do problema de expansão considerou-se que um módulo equivalente elástico condiciona o fluxo, o que possibilita a obtenção de uma solução fechada para as distribuições de poropressões, tensões e deformações foram calculadas numericamente. Os modelos desenvolvidos foram criticamente comparados a resultados de simulações numéricas em elementos finitos, demostrando capturar a mesma tendência de comportamento. As condições de drenagem foram interpretadas no espaço de velocidade normalizada V e grau de drenagem U, demostrando que o processo de dissipação é sensível à rigidez do material. Uma tentativa de aplicação dos modelos foi realizada para a interpretação de ensaios de palheta em resíduo de zinco, e piezocone em resíduo de ouro. Destaca-se que as aplicações propostas não são determinísticas, e foram utilizadas para identificação de padrões de comportamento e análise de sensibilidade de parâmetros. Neste contexto, verificou-se que os modelos podem ser utilizados para a estimativa das velocidades não drenadas de ensaio, porém a transição de comportamento parcialmente drenado para drenado é subestimada pelos modelos. Por fim observa-se que, de maneira geral, os modelos se demonstram úteis para o entendimento do comportamento de materiais siltosos em fluxo transiente. / The problems associated with the in situ tests interpretation in silty materials motivates the present research where analytical models were developed for the study of transient flow. The developed models refer to the rotation and expansion of a cylinder considered deeply embedded into an infinite nonlinear poroelastic medium. The approach is based on the local equivalence between the response of a perfectly plastic behavior to monotonic loading and an appropriate fictitious non-linear poroelastic response. Closed-form solutions for pore pressures, stresses and displacements were derived for the rotation problem within a simplified poroelastic framework. The expansion problem was solved considering a simplified framework for the diffusion equation to derive a closed-form expression for pore pressure distribution, while stresses and displacements were computed numerically. The results are discretised and critically compared to finite element solutions showing good agreement in terms of radial stresses and pore pressure distributions. Results are also displayed in the space of normalized velocity (V) versus degree of drainage (U), showing to be sensitive to the soil rigidity. An attempt to apply the models was made: a) for the interpretation of vane tests in zinc tailings; b) for the interpretation of piezocone tests in gold tailings. Applications are considered approximate, showing that the models can be used to estimate the onset of the undrained regime, wheres the transition from partially drained to drained is underestimated by the models. In general, the models prove to be useful in understanding rate effects in silty soils.

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.

O mapeamento geológico-geotécnico de áreas vulneráveis aos movimentos de massa, naturais ou induzidos pela ação antrópica, requer investimentos consideráveis, na medida em que há a necessidade de detalhamento das variáveis (condições) controladoras de tais processos. Dentre essas variáveis, encontram-se as características físicas e químicas das rochas e dos solos, e a espessura total do manto de intemperismo que é uma variável fundamental para a avaliação de áreas vulneráveis aos movimentos de massa, principalmente quando associada à declividade do terreno e ao grau de saturação em água. A gamaespectrometria, como método geofísico não invasivo, pode ser usada como ferramenta para avaliação regionalizada das características físicas e químicas das rochas e dos solos, diminuindo os custos para levantamentos em grandes áreas. A gamaespectrometria, além das possiblidades conhecidas de discriminar tipos de rochas e de solos, tem sido recentemente aplicada na avaliação da espessura e da composição dos horizontes mais superficiais dos solos. O objetivo deste trabalho é avaliar o potencial da gamaespectrometria na determinação da espessura total do manto de intemperismo de solos autóctones (eluvios), a levemente alóctones (colúvios). Para o desenvolvimento desse trabalho, foi selecionado um corpo granítico textural e composicionalmente pouco variado (Granito Santana) que mostra grandes gradientes topográficos, localizado no município de Porto Alegre (RS). Os dados de gamaespetrometria constituem parte do Projeto Aerogeofísico Extremo Sudeste do Brasil (1978) da CPRM. A metodologia empregada neste trabalho é baseada na correlação entre a espessura de solo verificada em campo e os conteúdos de Kd (K normalizado pelo Th) e da razão Kd/Ud (K e U normalizados pelo Th) verificados ponto a ponto nos mapas regionalizados dessas variáveis. A estimativa da espessura média dos solos sobre o Granito Santana é dada pela média das estimativas de solo a partir do parâmetro Kd e da razão Kd/Ud. O resultado geral do mapa de espessura média dos solos mostra uma boa correlação entre a espessura verificada em campo e a espessura estimada, principalmente no Morro da Apamecor, Morro da Polícia, Morro da Tapera, Morro Pelado, Morro do Osso e Aberta Morros. Foi verificado que as faces voltadas para sudeste dos morros apresentam as maiores espessuras estimadas, o que confere com a realidade de campo, na medida em que são nessas zonas que se encontram as principais jazidas de saibro do município. O caráter preliminar dessa investigação mostrou que a gamaespectrometria e a metodologia empregada podem fornecer boas respostas na estimativa da espessura total do manto de intemperismo em determinadas condições geológicas e geomorfológicas. A principal conclusão, que fundamenta a aplicação da gamaespectrometria para essa finalidade, é que o manto de intemperismo sobre o Granito Santana, antes de constituir uma barreira de atenuação para os raios gama, é a própria fonte da radiação. As variações de conteúdo de rádio-elementos dentro dos domínios do Granito Santana são função predominantemente dos processos de hidrólise do K-feldspato e remoção do K, e secundariamente da erosão do grãos decompostos de k-feldspatos e dos minerais portadores de Th e U. Esse indicativo requer, no entanto, que sejam aprofundadas as investigações com a incorporação de mais dados de campo. / The geological and geotechnical mapping o f the vulnerable areas to mass movements, natural or induced by human action, require substantial investments, to the extent that it is necessary to detail the variables (conditions) controlling such processes. Among these variables are the physical and chemical properties o f rocks and soils, and the total thickness o f the weathering mantle that is essential for the assessment o f vulnerable areas to mass movements, especially when associated with land slope and degree ofwater saturation. The gamma spectrometry, as non-invasive geophysical method, can be used as a tool for regionalized assessment ofphysical and chemical properties o f rocks and soils, reducing costs for surveying large areas. The gamma spectrometry, in addition to the known possibilities to discriminate types of rocks and soil, has recentl y been applied in assessing the thickness and composition o f the surface horizons o f soil. The objective of this work is to evaluate the potential of gamma spectrometry in determining the total thickness o f the weathered mantle o f na tive soils ( eluvios ), the slightly alien (colluvium). To develop this work, has selected an textural granitic body and compositionally varied little (Granite Santana) showing large topographic gradients, located in the municipality ofPorto Alegre (RS). The data ofthe gamma spectrometry are part ofProject Aerogeophysical Far Southeast Brazil ofthe CPRM (1978). The methodology used in this work is based on the correlation between the thickness of soil in the field and verified the contents of Kd (K normalized by Th) and reason Kd!Ud (K and U normalized by Th) scanned point by point in these maps regionalized variables. The estimated average thickness o f the soil o ver the Santana Granite is given by the average of the estimates of soil from parameter Kd and reason Kd/Ud. The overall result for the average thickness o f the soil map shows a good correlation between the thickness observed in the field and the estimated thickness, especially in Morro da Apamecor, Morro da Polícia, Morro da Tapera, Morro Pelado, Morro do Osso and Aberta Morros. It was found that the face-southeast o f the hills have the highest estimated thicknesses, which confers with the field reality, insofar as these are areas that are major deposits o f clay in the municipality. The preliminary nature of this investigation showed that the gamma spectrometry and methodology can provi de good answers to estima te the total thickness o f the weathered mantle in certain geological and geomorphological conditions. The main conclusion, which underlies the application of gamma spectrometry for this purpose, is that the weathering mantle on Granite Santana, before constitute a barrier easing to gamma rays is the very source of radiation. Changes in content of radionuclides within the fields of Granite Santana are function predominantly processes ofhydrolysis ofK-feldspar and K removal, and secondarily erosion grains decomposed k-feldspar and bearing minerais of the Th and U. This target requires, however, that the investigations with the incorporation of more field data are deepened.

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.

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.

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.