Análise do comportamento multiaxial de solo residual

Abstract

Os solos residuais normalmente se apresentam estruturados e podem ser anisotrópicos, devido as particularidades de seu processo de formação e dependendo da sua rocha de origem, o que resulta em um comportamento particular em relação aos demais tipos de solos. Enquanto existem diversas metodologias solidificadas para a previsão dos parâmetros de resistência e comportamento dos solos granulares e coesivos, dividindo-os em dois grandes universos de estudo e projeto, o mesmo não acontece com os materiais residuais. Buscando compreender melhor o comportamento dos solos residuais em geral quando submetidos a carregamentos multiaxiais, este trabalho promove uma análise aprofundada da resposta se um solo residual de arenito da formação Botucatu, retirado em São Leopoldo-RS. Para tanto, foi realizado um programa experimental, composto de ensaios de cisalhamento direto, compressão edométrica e isotrópica e triaxiais convencionais e cúbicos com diferentes caminhos de tensões no plano octaédrico (α=0, 30, 60, 90, 120, 150 e 180°), em corpos de prova indeformados e remoldados, visando quantificar o efeito da sua estrutura. O resultado desses ensaios demonstrou que o solo na condição indeformada se apresenta coesivo friccional e anisotrópico devido sua formação em camadas dispostas horizontalmente, possuindo comportamento distinto principalmente em função do sentido de solicitação no eixo ortogonal as camadas. Já quando o solo foi remoldado, em mesmo índice de vazios, ele se mostrou menos resistente e mais deformável. Sua resposta foi afetada pela presença de uma estrutura e com a variação da tensão principal intermediária, onde, quanto menor o valor de b maior sua resistência. Por fim, verificou-se que critérios de ruptura existentes conseguiram descrever satisfatoriamente o seu comportamento multiaxial.

Residual soils are typically structured and may exhibit anisotropy due to the unique characteristics of their formation process and the specific properties of their parent rock. This results in a distinct behavior from other types of soils. While there are well-established methodologies for predicting the strength parameters and behavior of granular and cohesive soils, dividing them into two major categories for study and design, the same does not apply to residual soils. To better understand the behavior of residual soils under multiaxial loading, this study presents an in-depth analysis of the response of a residual sandstone soil from the Botucatu Formation, collected in São Leopoldo-RS. For this purpose, an experimental program was carried out, consisting of direct shear tests, confined compression tests and isotropic consolidation, as well as conventional and cubical triaxial tests with different stress paths on the octahedral plane (α=0, 30, 60, 90, 120, 150, and 180°), on both undisturbed and remolded specimens, aiming to quantify the effect of their structure. The results of these tests demonstrated that the undisturbed soil exhibits cohesive frictional and anisotropy behavior due to its formation in horizontally layered structures, displaying distinct behavior, particularly depending on the direction of the loading orthogonal to the layers. In contrast, when the soil was remolded, at the same void ratio, it showed lower strength and greater deformability. Its response was affected by the presence of a structure and the variation of the intermediate principal stress, where a lower value of b corresponded to higher strength. Finally, it was found that existing failure criteria satisfactorily described its multiaxial behavior.