O trabalho apresenta os resultados de pesquisa voltada à investigação de processos de erosão e de deslizamentos afetando taludes rodoviários em solos residuais arenosos. A abordagem do estudo combinou diferentes ferramentas de investigação e de caracterização geológica-geotécnica e utilizou escalas de trabalho regional e de detalhe (1:50.000 a 1:500). Ela foi aplicada na rodovia Castelo Branco (SP-280), que está localizada na região sudoeste do estado de São Paulo, Brasil. As principais etapas da pesquisa abrangeram: levantamento de dados existentes; elaboração de base cartográfica e mapas temáticos utilizando Sistema de Informação Geográfica (SIG); levantamentos de campo; identificação dos taludes mais críticos; realização de ensaios laboratoriais (análise granulométrica, erodibilidade, resistência ao cisalhamento direto natural e inundado) e de análises de estabilidade dos taludes. Os resultados obtidos nestas etapas do estudo permitiram a identificação das causas e dos mecanismos dos processos de instabilização e a indicação das diretrizes gerais para a recuperação dos taludes afetados. / The paper presents the results of research focused on the investigation of erosion and slides processes affecting highway cut slopes in residual sandy soils. The approach of the study combined the different engineering geological investigation and characterization tools and used regional and detail work scales (1:50,000 to 1:500). It was applied in the Castello Branco Highway (SP-280), which is located in the south-west region of the São Paulo state, Brazil. The main steps of the research included: survey of existent data; preparation of the cartographical base and the thematic maps using Geographical Information System (GIS); field surveys; identification of the most critical cut slopes; realization of laboratorial essays (granulometry, soil erodibility, shear strength in natural and flooded humidity conditions) and slope stability analysis of the highway cut slopes. The results obtained in these steps of the study allowed the identification of the causes and mechanisms of the slope instability processes and the indication of the general directives for the recuperation of the affected cut slopes.

O trabalho apresenta os resultados de pesquisa voltada à investigação de processos de erosão e de deslizamentos afetando taludes rodoviários em solos residuais arenosos. A abordagem do estudo combinou diferentes ferramentas de investigação e de caracterização geológica-geotécnica e utilizou escalas de trabalho regional e de detalhe (1:50.000 a 1:500). Ela foi aplicada na rodovia Castelo Branco (SP-280), que está localizada na região sudoeste do estado de São Paulo, Brasil. As principais etapas da pesquisa abrangeram: levantamento de dados existentes; elaboração de base cartográfica e mapas temáticos utilizando Sistema de Informação Geográfica (SIG); levantamentos de campo; identificação dos taludes mais críticos; realização de ensaios laboratoriais (análise granulométrica, erodibilidade, resistência ao cisalhamento direto natural e inundado) e de análises de estabilidade dos taludes. Os resultados obtidos nestas etapas do estudo permitiram a identificação das causas e dos mecanismos dos processos de instabilização e a indicação das diretrizes gerais para a recuperação dos taludes afetados. / The paper presents the results of research focused on the investigation of erosion and slides processes affecting highway cut slopes in residual sandy soils. The approach of the study combined the different engineering geological investigation and characterization tools and used regional and detail work scales (1:50,000 to 1:500). It was applied in the Castello Branco Highway (SP-280), which is located in the south-west region of the São Paulo state, Brazil. The main steps of the research included: survey of existent data; preparation of the cartographical base and the thematic maps using Geographical Information System (GIS); field surveys; identification of the most critical cut slopes; realization of laboratorial essays (granulometry, soil erodibility, shear strength in natural and flooded humidity conditions) and slope stability analysis of the highway cut slopes. The results obtained in these steps of the study allowed the identification of the causes and mechanisms of the slope instability processes and the indication of the general directives for the recuperation of the affected cut slopes.

[pt] Esta tese apresenta um estudo sobre os efeitos do grau de intemperismo de um solo residual de gnaisse facoidal, em suas características física, química, mineralógica, microestrutural e de resistência. O objetivo da presente pesquisa é contribuir, por meio da avaliação de suas características, para o desenvolvimento de um Modelo Conceitual de Comportamento de Solos Residuais, considerando efeitos do grau de intemperismo no comportamento destes. Para tal foram realizados ensaios em três amostras de solos com diferentes graus de alteração, provenientes da mesma rocha de origem. Foram realizados, entre outros, ensaios de caracterização, ensaios de resistividade elétrica, calculados índices de intemperismo químico, analisada a composição mineralógica por meio de lupa binocular e equipamentos de difração de raio-x, realizada avaliação microestrutural por meio de microtomografia computadorizada, ensaios de resistência utilizando-se equipamento triaxial servo-controlado com instrumentação interna de bender elements, e análise da quebra de grãos após os ensaios de resistência. Os ensaios de resistência, realizados na prensa triaxial, com diferentes caminhos de tensões, foram interpretados utilizando-se a Teoria dos Estados Críticos. Observou-se que alguns ensaios de caracterização não se mostraram adequados para a avaliação do grau de intemperismo, para o solo estudado. Este fato pode estar associado à heterogeneidade do material, solo desenvolvido de rochas metamórficas gnáissicas quartzo-feldspáticas, e à dificuldade da coleta dos mesmos. Observou-se que, conforme menor o grau de alteração do solo, maior a resistividade do mesmo De modo geral, os solos estudados apresentaram uma envoltória de resistência única. Observou-se, ainda, que, conforme menor o grau de alteração do solo, maior a curva de plastificação do mesmo. Por meio dos resultados obtidos, verificou-se que a Teoria dos Estados Críticos pode ser aplicada no solo residual estudado. / [en] This thesis presents a study about the effects of the weathering degree of a phacoidal gneiss residual soil, in its physical, chemical, mineralogical, microstructural and resistance characteristics. The objective of the present research is to contribute, through the evaluation of its characteristics, to the development of a Conceptual Model of Residual Soil Behavior, considering the effects of the weathering degree on its behavior. For this, tests were carried out on three samples of soils with different weathering degrees, originating from the same rock. Some executed test were characterization tests, electrical resistivity tests, chemical weathering indexes calculation, mineralogical analysis using binocular magnifying glass and X-ray diffraction, microstructural evaluation by microtomography, resistance tests using triaxial servo-controlled equipment with internal instrumentation of bender elements, and grain break analysis after resistance tests. The resistance tests, realized in the triaxial press, with different stress path, were also interpreted using the Critical States Theory. It was observed that some characterization tests were not adequate for the weathering degree evaluation, for the studied soil. This fact may be associated with the soil heterogeneity, soil developed from metamorphic gneissic quartz feldspathic rocks, and the difficulty of collecting them. It was also observed that, the lower the soil weathering degree, the greater the resistivity of the soil. In general, the studied soils presented a unique resistance envelope. It was also observed that, the lower the soil weathering degree, the greater the soil yield curve. Through the obtained results, it was verified that the Critical States Theory can be applied in the residual soil studied.

[pt] O objetivo desta dissertação foi avaliar os mecanismos de ruptura em solo residual não saturado, nos locais da Comunidade da Prainha e Condomínio do Lago, em Nova Friburgo, após os deslizamentos ocorridos do dia 11 para 12 de janeiro de 2011, evento conhecido como Megadesastre 11 da Serra Fluminense. Para isso foram realizados ensaios de caracterização física, química e mineralógica, ensaios de permeabilidade in situ e no laboratório, ensaios para a determinação da curva característica e porosimetria de mercúrio. Para a determinação dos parâmetros de resistência foram realizado ensaios de cisalhamento convencional em amostras indeformadas submersas. A partir destes resultados foram realizadas análises numéricas de infiltração e estabilidade com a utilização dos programas Vadose/W e Slope/W ambos do pacote GeoStudio 2007. Os resultados das análises mostraram que as rupturas foram do tipo planar, ocorrendo na transição do solo maduro para o solo jovem para ambos locais. No caso do Condomínio do Lago verificou-se que a ruptura foi iniciada na base do talude, indicando um movimento de baixo para cima. Na Comunidade da Prainha a ruptura foi iniciada no topo da encosta. Em ambos os casos, ruptura ocorreu em decorrência da infiltração das águas de chuva. / [en] The objective of this dissertation was to assess the failure mechanisms in unsaturated residual soil, in places of Comunidade da Prainha Prainha (Comunity of Prainha) and Condomínio do Lago (Lago Condominium), in Nova Friburgo, after the landslides that occurred from the 11th to 12th of January of 2011. The event is known as Megadesastre 11 da Serra Fluminense. For this, tests of physical, chemical and mineralogical characterization, in situ permeability tests and the in laboratory, tests to determine the characteristic curve and mercury porosimetry were performed. To determine the strength parameters, were conducted conventional shear tests on submerged soil samples. From these results, numerical analyzes of infiltration and stability were performed with the use of Vadose/W and Slope/W, both programs of GeoStudio 2007. The analysis results showed that the ruptures were planar, occurring in the transition from the mature soil to the young soil for both locations. In the case of Condomínio do Lago, the failure surface was located at the base of the slope, indicating a movement from bottom to top. In the Comunidade da Prainha the failure surface was located at the top of the slope. In both cases rupture occurred due to infiltration of the rainwater.

Esta Tese aborda, de modo original e pioneiro, importantes aspectos da Engenharia de Fundações do Sul de Minas: a) sistematização de conhecimentos sobre a Geologia regional; b) identificação e caracterização da prática de fundações; c) definição (com a formação de um banco de dados) dos perfis mais representativos do subsolo de suas principais cidades; d) estudo dos parâmetros físicos, químicos e geomecânicos de um solo típico; e) implantação de campo experimental de fundações da Universidade Federal de Lavras, com a realização de provas de carga. Grande ênfase foi dada aos itens (a), (c) e (e). Priorizou-se o estudo das fundações de baixa capacidade de carga, no estudo do comportamento carga-recalque de ensaios de placa, de provas de carga a compressão em estacas-broca isoladas e de tubulões curtos instrumentados. Destacam-se as análises sobre os efeitos de forma, profundidade, melhoramento do terreno de fundação e de inundação nas fundações rasas e da variação L/d na resistência lateral unitária das estacas, sendo valorizadas as fórmulas empíricas com base no SPT. São apresentadas fórmulas de previsão de carga, em função do SPT, para sapatas, estacas de pequeno diâmetro e tubulões curtos e um estudo de custos, onde se mostra que a opção indiscriminada por tubulões é inadequada para certas faixas de carga de trabalho. Adicionalmente, são feitas recomendações para intensificar o uso de sondagens tendo em vista a grande variabilidade das propriedades dos solos regionais e para aumentar os fatores de segurança nestas fórmulas onde houver possibilidade de ocorrência de colapso no solo. / This work presents, at time, important aspects of Foundation Engineering at Southern Region of Minas Gerais State: a) systematization of the knowledge about regional geology; b) identification and characterization of practice in foundations; c) definition (though establishment of a data base) of most representative sub-soil profiles at main cities at the region; d) study of physical, chemical and geomechanical parameters of a typical soil; e) implementation of a experimental field for foundation studies at Federal University of Lavras, by execution of load tests. A large emphasis was given to items a, c and e. The study of foundations of low load capacity was prioritized when testing plates, isolated piles under compression and short drilled piers with sensors. Analysis such as form effects, depth, soil improvement and flooding on shallow foundations and variation of L/d on the lateral unity resistance by emphasizing the empiral equations based on SPT were all pointed out. Mathematical equations are presented for load estimation as function of SPT for small diameter piles and short drilled piers as well as a cost study where it can bem shown that the undistinguished alternative for piers is inadequate for some load values. In addition, due to soil spatial variability and safety factor increment on soils subject for colapse, recommendations on intensive use of SPT test are given.

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos. / In the last decades, theories have been formulated to interpret the behavior of unsaturated soils and found to be consistent with the experimental response. Besides, several techniques for field and laboratory testing have been developed, as well. However, the experimental determination of unsaturated soil parameters is costly, time-consuming, requires particular test equipments and experienced technicians. As a result, these theories application are limited to academic researches and are barely used in engineering practice. To overcome this issue, several researchers proposed equations to mathematically represent the experimental behavior unsaturated soils. These propositions are based on physical indexes, soil characterization, and current laboratory tests or simply curve fitting. The relationship of soil-water content and matric suction, conventionally referred to as the soil-water characteristic curve (SWCC) is also useful tool in the prediction of the engineering behavior of unsaturated soils. There are many equations to mathematically represent SWCC. Some are based on the assumption that its shape is directly related to the pore distribution, and, therefore, the grain size distribution. In these propositions the parameters are calibrated by curve adjustment of the experimental data. Others assume that the curve can be directly estimated from physical properties of soils. These proposals are simple and convenient for practical use, but are substantially incorrect since they disregard the influence of moisture content, stress level, soil structure and mineralogy. As a result, most of them have limited success depending on soil types. Some attempts have also been made to predict the variation of the shear strength with respect to matric suction. These procedures use SWCC as a tool either directly or indirectly along with the saturated strength parameters c and . This work discusses the applicability of three SWCC equations (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; and Fredlund and Xing, 1994) for twenty four residual soils from Brazil. The suitability of the normalized soil-water characteristic curve, proposed by Camapum de Carvalho and Leroueil (2004), was also investigated. Models parameters were determined by curve fitting, using inverse problem techniques; two optimization methods were used: Genetic Algorithm (GA) and Levenberq-Marquardt method. Several parameters that influence the SWCC behavior are discussed, as well. The relationship between matric suction and shear strength was evaluated by curve fitting using the equations proposed by Öberg and Sällfors (1995, 1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007) and Futai (2002); eight experimental results were analyzed. Several parameters that influence the SWCC behavior and the unsaturated shear strength are discussed, as well.

A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa (Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como experiência do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas com o objetivo verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões, destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco. / The stability of slopes is a topic of great interest to the geotechnical engineer, given the significant economic losses, and even human, resulting from the slopes collapse. Its estimated that the landslides outbreak has already caused thousands of deaths and tens of billions of dollars in annual losses worldwide. The phenomena of instability of slopes are conditioned by many factors, such as climate, the lithology and structures of rock, the morphology, the anthropic and others. The analysis of geological and geotechnical conditions of landslides provides an appraisal of each of the factors involved in the processes of instability of slopes, allowing the achievement of results of interest with regard to the mode of action of factors. The current work aims at the use of Fuzzy Logic to create a model that, in qualitative form, provide an estimate of the risk of landslides on the slope of residual soil. To fulfill this objective, we studied the factors involved in the processes of instability of slopes, and how these factors are interrelated. As experience of the expert to the development of the model was examined an extensive database of landslides in Rio de Janeiro, provided by the Geo-Rio Foundation. It is presented in this work, one history case well documented for the validation of the Fuzzy Model and parametric analysis, conducted with the objective to verify the consistency of the model and influence of each of the factors used to predict the risk of landslides. Among the main findings includes the capability of Fuzzy Logic in predicting risk of landslides on the slope of residual soil, appearing as a tool capable of assisting in the detection of areas of risk.

A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa (Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como experiência do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas com o objetivo verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões, destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco. / The stability of slopes is a topic of great interest to the geotechnical engineer, given the significant economic losses, and even human, resulting from the slopes collapse. Its estimated that the landslides outbreak has already caused thousands of deaths and tens of billions of dollars in annual losses worldwide. The phenomena of instability of slopes are conditioned by many factors, such as climate, the lithology and structures of rock, the morphology, the anthropic and others. The analysis of geological and geotechnical conditions of landslides provides an appraisal of each of the factors involved in the processes of instability of slopes, allowing the achievement of results of interest with regard to the mode of action of factors. The current work aims at the use of Fuzzy Logic to create a model that, in qualitative form, provide an estimate of the risk of landslides on the slope of residual soil. To fulfill this objective, we studied the factors involved in the processes of instability of slopes, and how these factors are interrelated. As experience of the expert to the development of the model was examined an extensive database of landslides in Rio de Janeiro, provided by the Geo-Rio Foundation. It is presented in this work, one history case well documented for the validation of the Fuzzy Model and parametric analysis, conducted with the objective to verify the consistency of the model and influence of each of the factors used to predict the risk of landslides. Among the main findings includes the capability of Fuzzy Logic in predicting risk of landslides on the slope of residual soil, appearing as a tool capable of assisting in the detection of areas of risk.

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos. / In the last decades, theories have been formulated to interpret the behavior of unsaturated soils and found to be consistent with the experimental response. Besides, several techniques for field and laboratory testing have been developed, as well. However, the experimental determination of unsaturated soil parameters is costly, time-consuming, requires particular test equipments and experienced technicians. As a result, these theories application are limited to academic researches and are barely used in engineering practice. To overcome this issue, several researchers proposed equations to mathematically represent the experimental behavior unsaturated soils. These propositions are based on physical indexes, soil characterization, and current laboratory tests or simply curve fitting. The relationship of soil-water content and matric suction, conventionally referred to as the soil-water characteristic curve (SWCC) is also useful tool in the prediction of the engineering behavior of unsaturated soils. There are many equations to mathematically represent SWCC. Some are based on the assumption that its shape is directly related to the pore distribution, and, therefore, the grain size distribution. In these propositions the parameters are calibrated by curve adjustment of the experimental data. Others assume that the curve can be directly estimated from physical properties of soils. These proposals are simple and convenient for practical use, but are substantially incorrect since they disregard the influence of moisture content, stress level, soil structure and mineralogy. As a result, most of them have limited success depending on soil types. Some attempts have also been made to predict the variation of the shear strength with respect to matric suction. These procedures use SWCC as a tool either directly or indirectly along with the saturated strength parameters c and . This work discusses the applicability of three SWCC equations (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; and Fredlund and Xing, 1994) for twenty four residual soils from Brazil. The suitability of the normalized soil-water characteristic curve, proposed by Camapum de Carvalho and Leroueil (2004), was also investigated. Models parameters were determined by curve fitting, using inverse problem techniques; two optimization methods were used: Genetic Algorithm (GA) and Levenberq-Marquardt method. Several parameters that influence the SWCC behavior are discussed, as well. The relationship between matric suction and shear strength was evaluated by curve fitting using the equations proposed by Öberg and Sällfors (1995, 1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007) and Futai (2002); eight experimental results were analyzed. Several parameters that influence the SWCC behavior and the unsaturated shear strength are discussed, as well.

Esta Tese aborda, de modo original e pioneiro, importantes aspectos da Engenharia de Fundações do Sul de Minas: a) sistematização de conhecimentos sobre a Geologia regional; b) identificação e caracterização da prática de fundações; c) definição (com a formação de um banco de dados) dos perfis mais representativos do subsolo de suas principais cidades; d) estudo dos parâmetros físicos, químicos e geomecânicos de um solo típico; e) implantação de campo experimental de fundações da Universidade Federal de Lavras, com a realização de provas de carga. Grande ênfase foi dada aos itens (a), (c) e (e). Priorizou-se o estudo das fundações de baixa capacidade de carga, no estudo do comportamento carga-recalque de ensaios de placa, de provas de carga a compressão em estacas-broca isoladas e de tubulões curtos instrumentados. Destacam-se as análises sobre os efeitos de forma, profundidade, melhoramento do terreno de fundação e de inundação nas fundações rasas e da variação L/d na resistência lateral unitária das estacas, sendo valorizadas as fórmulas empíricas com base no SPT. São apresentadas fórmulas de previsão de carga, em função do SPT, para sapatas, estacas de pequeno diâmetro e tubulões curtos e um estudo de custos, onde se mostra que a opção indiscriminada por tubulões é inadequada para certas faixas de carga de trabalho. Adicionalmente, são feitas recomendações para intensificar o uso de sondagens tendo em vista a grande variabilidade das propriedades dos solos regionais e para aumentar os fatores de segurança nestas fórmulas onde houver possibilidade de ocorrência de colapso no solo. / This work presents, at time, important aspects of Foundation Engineering at Southern Region of Minas Gerais State: a) systematization of the knowledge about regional geology; b) identification and characterization of practice in foundations; c) definition (though establishment of a data base) of most representative sub-soil profiles at main cities at the region; d) study of physical, chemical and geomechanical parameters of a typical soil; e) implementation of a experimental field for foundation studies at Federal University of Lavras, by execution of load tests. A large emphasis was given to items a, c and e. The study of foundations of low load capacity was prioritized when testing plates, isolated piles under compression and short drilled piers with sensors. Analysis such as form effects, depth, soil improvement and flooding on shallow foundations and variation of L/d on the lateral unity resistance by emphasizing the empiral equations based on SPT were all pointed out. Mathematical equations are presented for load estimation as function of SPT for small diameter piles and short drilled piers as well as a cost study where it can bem shown that the undistinguished alternative for piers is inadequate for some load values. In addition, due to soil spatial variability and safety factor increment on soils subject for colapse, recommendations on intensive use of SPT test are given.