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O estudo do comportamento mecânico dos solos é muitas vezes feito por meio de ensaios de campo, cujos resultados permitem a definição do perfil estratigráfico, posição do nível d\'água e estimativa realista dos parâmetros dos materiais envolvidos, bem como a avaliação de sua variabilidade. Os solos tropicais apresentam comportamento peculiar, devido aos processos geológicos e/ou pedológicos inerentes a sua formação e sua condição não saturada. Por isso, a Mecânica dos Solos Clássica apresenta limitações para prever seu comportamento, principalmente quando se leva em conta a variabilidade sazonal. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento não convencional de perfis de solos tropicais não saturados, com ênfase a influência da variabilidade sazonal na estimativa de parâmetros geotécnicos considerando o efeito da sucção. Os ensaios de campo realizados foram os de Cone (CPT) e de Dilatômetro (DMT), em conjunto com sísmica downhole. Os locais estudados foram os Campos Experimentais da USP de São Carlos e da Unesp de Bauru. Resultados desses ensaios foram reavaliados com o intuito de melhor compreender a variabilidade espaçotemporal. Foi possível verificar que as variações sazonais nos perfis de umidade, e consequentemente da sucção, afetaram os resultados dos ensaios de campo, destacando a importância de considerar a variabilidade sazonal na interpretação dos mesmos. Novas campanhas de ensaios de campo, sempre com a determinação de perfis de umidade e curvas de retenção de água no solo para a estimativa de sucção foram realizadas nesses dois campos experimentais. A interpretação dos resultados desses ensaios considerando o efeito da sucção e microestrutura presentes nos solos tropicais possibilitou avaliar a aplicabilidade das metodologias existentes para a definição do perfil estratigráfico e, em especial, para a estimativa de parâmetros geotécnicos de projeto. Os perfis de qc, KD e ED foram normalizados considerando o efeito da sucção nas tensões efetivas, o que possibilitou uma avaliação mais adequada dos perfis de solo estudados. Concluiu-se que para o entendimento do comportamento mecânico desses solos tropicais é necessário compreender a influência da variabilidade sazonal, bem como identificar a presença de microestrutura nos mesmos. O emprego de técnicas híbridas, como o SCPT e o SDMT, em conjunto com perfis de umidade e curvas de retenção de água no solo permitiram uma melhor caracterização dos perfis investigados. / The study of the mechanical behavior of tropical soils is quite often carried out by in-situ tests. In-situ test data allow defining the stratigraphic profile, position of the ground water level and a realistic estimative of the geomaterials parameters, as well as assessing their variability. Tropical soils present a peculiar behavior due to the geological and/or pedological processes inherent to their formation and to its unsaturated condition. For this reason, the Classical Soil Mechanics has limitations to predict such behavior. In this context, this work aims to study the unusual behavior of unsaturated tropical soils with emphasis on the influence of the time-spatial variability in the estimative of geotechnical parameters caused by soil suction. The in-situ tests were the Cone (CPT) and Dilatometer (DMT) together with downhole seismic tests. The experimental research sites are the Unesp-Bauru and USP-São Carlos. CPT, DMT and downhole seismic tests data were reinterpreted for better understanding the time-spatial variability. It was possible to verify that the seasonal variations in the water content profiles, and consequently on the soil suction, caused changes in the in-situ test data. As a result, the seasonal variability should be considered in the interpretation of the in-situ tests carried out in unsaturated tropical soils. Further in-situ test campaigns, always together with water content profiles determination and soil water retention curves, were carried out in both research sites. The interpretation of the tests data considering the influence of the soil suction and cementation effects in tropical soils allows evaluating the applicability of the classical methodologies for the definition of the stratigraphic profile and the estimative of geotechnical parameters. The qc, KD e ED were normalized considering the soil suction influence on the effective stresses. This procedure allowed a proper site characterization of the studied soil profiles. It was concluded that for the understanding of the mechanical behavior of the studied tropical soils it is necessary to figure out the influence of the seasonal variability, as well as identifying the presence of microstructure on these soils. The use of hybrid techniques, such as SCPT and SDMT, together with moisture content profiles and soil water retention curves allowed a better site characterization of the investigated soil profiles.

Quando ocorrem solicitações dinâmicas nos solos, torna-se indispensável a determinação do módulo de cisalhamento máximo (Go) para elaboração de projetos de Engenharia Geotécnica. Este parâmetro pode ser determinado a partir da velocidade de propagação das ondas S (Vs). Em campo, os ensaios mais empregadas para determinação de Vs são o cross-hole e o down-hole. O down-hole tem sido bastante empregado com a incorporação de geofones em ponteiras de piezocone. Esse ensaio tem se mostrado uma maneira rápida, econômica e muito confiável para determinação de Go, apresentando resultados consistentes com os obtidos no ensaio cross-hole. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema para realização do ensaio sísmico down-hole e sua implantação. Inúmeros ensaios foram realizados no campus da Universidade Estadual Paulista, em Bauru/SP a fim de testar os procedimentos para execução do ensaio, os equipamentos utilizados e as técnicas de interpretação, onde se observou que a manutenção do eixo de vibração dos geofones paralelo a direção de aplicação do golpe foi o fator que mais influenciou na qualidade dos sinais. Para analisar a resposta dos geofones instalados na ponteira desenvolvida, realizaram-se ensaios em laboratório, onde se verificou que os geofones apresentavam resposta idêntica ao dos acelerômetro de referência. Por fim, foram realizados ensaios em três campos experimentais no interior do Estado de São Paulo, onde estão disponíveis resultados de ensaios cross-hole e ensaios down-hole realizados com equipamentos comerciais. Os resultados obtidos com o sistema desenvolvido nestes campos permitiram validar o sistema desenvolvido. / In the design stages of geotechnical engineering of a given project, it is imperative to ascertain the maximum shear modulus (Go) of those soils experiencing dynamic loads. One common method to determine Go is to measure shear wave velocity. Most field experiments are the cross-hole and down-hole tests to determine the velocity of shear waves. The downhole test has been widely used in conjunction with geophones placed behind the tip of piezocones. The down-hole test has proven to be a fast, economic, and very reliable method to determine Go, it has produced data consistent with results obtained in cross-hole tests. The objective of this work is to present a comprehensive system for the down-hole test, which includes its implementation, execution, and the interpretation of data collected. Several tests were performed at the campus of Universidade Estadual Paulista, UNESP, in Bauru, S.P. The objective of those experiments was to test the execution procedures and method of interpretation. It was observed the quality of the results obtained was chiefly dependent on maintaining the axis of vibration of the geophones parallel to the direction of application of the original blow. The analysis of the response by the geophones installed at the tip of the cone included experiments performed at the laboratory, where it was observed that the geophones responded identically to those accelerometers used as reference. Further, downhole experiments using system proposed here were performed in three experimental research sites of the state of São Paulo. The objective was to compare results to the data available in literature, which were obtained using commercial SCPT equipment and cross-hole tests. The down-hole testswere performed within the guidelines of the system proposed here and the results of the experiment served to corroborate the suitability of the developed system.

Quando ocorrem solicitações dinâmicas nos solos, torna-se indispensável a determinação do módulo de cisalhamento máximo (Go) para elaboração de projetos de Engenharia Geotécnica. Este parâmetro pode ser determinado a partir da velocidade de propagação das ondas S (Vs). Em campo, os ensaios mais empregadas para determinação de Vs são o cross-hole e o down-hole. O down-hole tem sido bastante empregado com a incorporação de geofones em ponteiras de piezocone. Esse ensaio tem se mostrado uma maneira rápida, econômica e muito confiável para determinação de Go, apresentando resultados consistentes com os obtidos no ensaio cross-hole. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema para realização do ensaio sísmico down-hole e sua implantação. Inúmeros ensaios foram realizados no campus da Universidade Estadual Paulista, em Bauru/SP a fim de testar os procedimentos para execução do ensaio, os equipamentos utilizados e as técnicas de interpretação, onde se observou que a manutenção do eixo de vibração dos geofones paralelo a direção de aplicação do golpe foi o fator que mais influenciou na qualidade dos sinais. Para analisar a resposta dos geofones instalados na ponteira desenvolvida, realizaram-se ensaios em laboratório, onde se verificou que os geofones apresentavam resposta idêntica ao dos acelerômetro de referência. Por fim, foram realizados ensaios em três campos experimentais no interior do Estado de São Paulo, onde estão disponíveis resultados de ensaios cross-hole e ensaios down-hole realizados com equipamentos comerciais. Os resultados obtidos com o sistema desenvolvido nestes campos permitiram validar o sistema desenvolvido. / In the design stages of geotechnical engineering of a given project, it is imperative to ascertain the maximum shear modulus (Go) of those soils experiencing dynamic loads. One common method to determine Go is to measure shear wave velocity. Most field experiments are the cross-hole and down-hole tests to determine the velocity of shear waves. The downhole test has been widely used in conjunction with geophones placed behind the tip of piezocones. The down-hole test has proven to be a fast, economic, and very reliable method to determine Go, it has produced data consistent with results obtained in cross-hole tests. The objective of this work is to present a comprehensive system for the down-hole test, which includes its implementation, execution, and the interpretation of data collected. Several tests were performed at the campus of Universidade Estadual Paulista, UNESP, in Bauru, S.P. The objective of those experiments was to test the execution procedures and method of interpretation. It was observed the quality of the results obtained was chiefly dependent on maintaining the axis of vibration of the geophones parallel to the direction of application of the original blow. The analysis of the response by the geophones installed at the tip of the cone included experiments performed at the laboratory, where it was observed that the geophones responded identically to those accelerometers used as reference. Further, downhole experiments using system proposed here were performed in three experimental research sites of the state of São Paulo. The objective was to compare results to the data available in literature, which were obtained using commercial SCPT equipment and cross-hole tests. The down-hole testswere performed within the guidelines of the system proposed here and the results of the experiment served to corroborate the suitability of the developed system.

Dynamic penetration tests are frequently used as geotechnical site investigation methods. In Sweden, the main reason to choose a dynamic penetration method is to investigatedepth to bedrock, strength and deformation properties of soil, compaction, or pilingdepth. The advantage of dynamic penetration methods is that they have a betterpenetration ability than static methods and it is therefore easier to penetrate hardmaterial or rock.The most common dynamic penetration method in Sweden is soil-rock sounding. Duringsoil-rock sounding, a metal rod is drilled into the ground and measurements are taken ofdepth, drilling resistance, sinking speed, feeding force, hammer pressure, and rotationalspeed and pressure. The method is conducted in different classes with varying accuracies.Soil-rock sounding is mainly used to determine depth to bedrock, but as the drilling rodpenetrates the whole soil layer profile, there may be opportunities to gain moreknowledge about the penetrated material using the same process.The scope of this licentiate research project was to investigate whether vibrationmeasurements on the ground surface performed simultaneously with soil-rock soundingcan yield additional information about the soil layer profile and the thin layers within amaterial. Measurements were conducted in various building and infrastructure projectsin eastern Sweden between Norrköping and Stockholm/Solna and the results wereanalyzed. It was investigated whether there is a relationship between the vibration resultsand soil properties as determined by other geotechnical investigation methods in thesame area.The results show that soil-rock sounding with simultaneous vibration measurementsconstitutes a promising extension of the conventional soil-rock sounding method whichcan provide additional information about the soil layer profiles at the investigation site.Furthermore, indications can be made about overall soil layer profiles. However, thevibration signals must be adjusted due to distance attenuation before results fromdifferent depths, boreholes and sites are comparable. The different penetrated materials and their properties are correlated to the frequencycontent of the vibration signal. In this way, more information about the penetratedmaterial can be gained from the vibration measurements. The results show thatheterogeneities in the penetrated soil layer can clearly be seen in the vibration results andpatterns in these heterogeneities identified. Furthermore, the results indicate that thevibration signals can help to distinguish silt from sand/gravelly soil and boulder from rock,and the ground water table can be seen in the frequency spectrogram for granular soils. / Dynamiska sonderingsmetoder är vanliga geotekniska undersökningsmetoder. Den främsta anledningen till att välja dynamiska sonderingsmetoder i Sverige är när djup till berggrund, hållfasthets- och deformationsegenskaper av olika jordar, packning eller påldjup ska undersökas. Fördelen med dynamiska sonderingsmetoder är den bättre genomträngningsförmågan jämfört med statiska metoder. På så sätt är det enklare att sondera genom hårt jordmaterial eller berg. Den mest vanliga dynamiska sonderingsmetoden i Sverige är jord-berg-sondering. Vid jord-berg-sondering används en borrstång för att sondera marken och parametrar som djup, borrmotstånd, sjunkningshastighet, matningskraft, hammartryck liksom rotationshastighet och -tryck registreras. Metoden genomförs i olika klasser med olika noggrannheter. Jord-berg-sondering används huvudsakligen för att bestämma djup till berggrund men med tanke på att metoden genomtränger hela jordlagerprofilen vid undersökningsplatsen finns det en stor möjlighet att erhålla mer information om det genomträngda materialet i samband med jord-berg-sondering. Målet med detta forskningsprojekt var att undersöka om man kan erhålla ytterligare information om jordlagerföljden och förekomsten av tunna lager inom ett material när vibrationsmätningar på marken genomförs samtidigt som jord-berg-sondering. Mätningar genomfördes i ett flertal byggnads- och infrastrukturprojekt mellan Norrköping och Stockholm/Solna i östra Sverige och resultaten analyserades. Korrelationen mellan resultaten av vibrationsmätningarna och jordegenskaperna som utvärderades genom andra geotekniska undersökningsmetoder vid samma försöksplats. Resultaten visar att jord-berg-sondering med parallella vibrationsmätningar utgör ett lovande tillägg till den konventionella metoden där man kan erhålla ytterligare information om jordlagerprofilen vid undersökningsplatsen. Vibrationssignalerna måste dock justeras på grund av avståndsdämpning innan resultaten från olika djup, olika borrhål och olika undersökningsplatser kan jämföras mot varandra. De olika genomträngda materialen och deras egenskaper korreleras mot frekvensinnehållet av vibrationssignalen. På det sättet kan ytterligare information om det genomträngda materialet erhållas från vibrationsmätningarna. Resultaten visar att heterogeniteter av det genomträngda jordlagret ses tydligt i vibrationsresultaten och att olika mönster kan identifieras. Utöver det indikerar resultaten att vibrationssignalerna kan hjälpa till att skilja mellan silt och sandiga/grusiga jordar och mellan block och berg. Grundvattennivån kan identifieras i frekvensspektrogrammen för friktionsjordar. / <p>QC 20220329</p>