Relatório de Ensaios
Solos Coletados Na Descontinuidade Geológica da Ombreira Esquerda da Barragem de Camará.
Fernando A. M. Marinho
Outubro 2004
ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações Laboratório de Mecânica dos Solos
Índice 1. 2.
Introdução ........................................................................................................................... 2 Ensaios de caracterização..................................................................................................... 3 2.1. Granulometria .............................................................................................................. 3 2.2. Índice de vazios máximo e mínimo .............................................................................. 3 3. Ensaios de Resistência ao Cisalhamento .............................................................................. 5 3.1. Procedimento de ensaio................................................................................................ 5 3.2. Resultados.................................................................................................................... 7 3.3. Envoltória de ruptura.................................................................................................... 9 4. Observações ...................................................................................................................... 10
Av. Prof. Almeida Prado – TRAV. 2, 83 – 05508-900 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5498 / 5607 – FAX: 55 11 3091 5181
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1. Introdução Este relatório apresenta os resultados dos ensaios de caracterização e resistência ao cisalhamento realizados em duas amostras advindas da descontinuidade geológica da ombreira esquerda da barragem de Camará, na Paraíba. As amostras são deformadas e foram enviadas em sacos plásticos, sem garantias de manutenção da umidade. Os ensaios de caracterização seguiram as Normas Brasileiras e o ensaio de índice de vazios máximo e mínimo foi realizado conforme descrito no item 2.2. O ensaio de resistência ao cisalhamento foi realizado no equipamento de cisalhamento direto, utilizando-se uma interface de granito polido com o objetivo de se obter a resistência residual do solo. As duas amostras foram denominadas no laboratório de escuro e claro em função da sua coloração conforme ilustram as fotos 1 e 2.
Foto 1 - Solo denominado escuro
Foto 2 – Solo denominado claro Av. Prof. Almeida Prado – TRAV. 2, 83 – 05508-900 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5498 / 5607 – FAX: 55 11 3091 5181
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2. Ensaios de caracterização 2.1. Granulometria Na Figura 1 estão apresentadas as curvas granulométricas dos materiais estudados. Nenhum dos materiais apresentou plasticidade. #200
100
#100
#50#40#30
#16 #10
#4
CLARO ESCURO
90
Porcentagem Passada
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.001
argila
0.01
silte
0.1
1
Diâmetro dos Grãos (mm) are ia fina
10
are ia mé dia a. grossa
100
pe dre gulho
Figura 1 - Curvas granulométricas dos solos ensaiados.
2.2. Índice de vazios máximo e mínimo O objetivo desta determinação foi o de avaliarmos a variabilidade possível para o índice de vazios tendo em vista que não havia dados sobre o estado do solo no campo.. Devido ao tipo de material não seguiu-se a Norma que descreve o procedimento para a determinação dos índices máximo e mínimo. O índice de vazios máximo foi obtido com a Av. Prof. Almeida Prado – TRAV. 2, 83 – 05508-900 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5498 / 5607 – FAX: 55 11 3091 5181
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amostra seca depositada com um funil dentro de um molde. O índice de vazios mínimo foi obtido compactando-se manualmente a amostra com um soquete de forma a obter a maior densidade possível. A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para os índices de vazios máximo e mínimo e também a densidade relativa dos grãos (G). Solo G emax emin Escuro 2.72 1.79 0.88 Claro 2.63 1.55 0.97 Tabela 1 – Dados dos índices de vazios máximo e mínimo e densidade relativa dos grãos (G)
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3. Ensaios de Resistência ao Cisalhamento Os corpos de prova de cada solo foram respectivamente moldados nas mesmas condições iniciais. Na Tabela 2 são apresentados os dados dos corpos de prova ensaiados. Solo e γd (kN/m3) Escuro 1.43 11.1 Claro 0.99 13.0 Tabela 2 – Dados iniciais dos corpos de prova
w (%) 52.6 37.6
Observa-se que o solo claro apresentou um índice de vazios proporcionalmente menor que o escuro, indicando que o mesmo ficou com uma densidade relativa maior. Isto é possivelmente devido ao processo de moldagem feito em condições submersas, associado com as características do solo. 3.1. Procedimento de ensaio Os ensaios forma realizados em uma prensa de cisalhamento direto com monitoramento automático. A velocidade de ensaio foi de 0.1mm/min. Os ensaios foram feitos em múltiplos estágios tendo em vista a pouca quantidade de material recebida. Este procedimento permitiu a execução de um maior número de ensaios. Em cada solo foram moldadas três amostras. O solo foi moldado diretamente na caixa de cisalhamento sobre um bloco de granito polido. Nesta condição o plano de cisalhamento ocorre na interface entre o solo e o granito. A Foto 3 ilustra o bloco de granito montado na caixa de cisalhamento.
Foto 3 – Bloco de granito na caixa de cisalhamento. Av. Prof. Almeida Prado – TRAV. 2, 83 – 05508-900 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5498 / 5607 – FAX: 55 11 3091 5181
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A caixa de cisalhamento foi preenchida com água e uma quantidade controlada de solo seco foi lançada, conforme ilustra a Foto 4.
Foto 4 – Lançamento do solo (claro) na caixa de cisalhamento.
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3.2. Resultados 3.2.1.
Solo “escuro”
Deslocamento vertical (mm)
Tensão de cisalhamento (kPa)
Na Figura 3 estão apresentados os resultados dos ensaios em termos de tensão deslocamento, e deslocamento vertical em função do deslocamento horizontal. 100 Barragem de Cam ará am ostra 1 am ostra 2 am ostra 3
90 80 70
200kPa
60 50
100kPa
40 30
50kPa
20 10 0 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
35kPa
20kPa
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Deslocamento Horizontal (mm) Figura 3 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto para o solo “escuro”.
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3.2.2.
Solo “claro”
Deslocamento vertical (mm)
Tensão de cisalhamento (kPa)
Na Figura 4 estão apresentados os resultados dos ensaios em termos de tensão deslocamento, e deslocamento vertical em função do deslocamento horizontal. Devido a um problema no sistema de leitura do deslocamento vertical somente foi obtida leitura para os seguintes ensaios: amostra 2 (100kPa e 200kPa) e amostra 3 (100kPa). Tendo em vista a curva tensão deformação não se espera que haja uma modificação na tendência de redução de volume da amostra durante a ruptura. 100 200kPa
90 80
Barragem de Cam ará am ostra 1 am ostra 2 am ostra 3
70 60 100kPa
50
100kPa
40
100kPa
30
50kPa
20
20kPa
10 0 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
50kPa
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
100kPa
100kPa
200kPa
0
2
4
6
8
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Deslocamento Horizontal (mm) Figura 4 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto para o solo “claro”. Av. Prof. Almeida Prado – TRAV. 2, 83 – 05508-900 – São Paulo – SP – BRASIL TEL.: 55 11 3091-5498 / 5607 – FAX: 55 11 3091 5181
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Resistência ao Cisalhamento (kPa)
3.3. Envoltória de ruptura Na Figura 5 estão apresentadas as envoltórias de ruptura obtidas para os dois materiais. Os resultados indicam que os solos apresentam a mesma envoltória de ruptura quando ensaiados na condição descrita anteriormente. Estas envoltórias representam a resistência residual dos materiais. 100 Barragem de Camará Escuro Claro
80
φ´= 22O - (claro)
60
φ´= 21O - (escuro)
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Tensão Normal (kPa)
Figura 5 – Envoltórias de ruptura para os solos analisados
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4. Observações Quando da moldagem do solo denominado claro observou-se que parte do material fino entrava em suspensão e facilmente escapava pelo sistema de drenagem superior localizado na parte superior da caixa de cisalhamento. Este sistema é necessário para facilitar a drenagem da água que sai pelos elementos porosos superiores. A Foto 5 ilustra apresenta um detalhe desta saída de material. Neste caso pode haver uma segregação do material durante a moldagem.
Saída de material coloidal
Foto 5 – Detalhe da saída do material coloidal durante a moldagem do solo “claro”.
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