Interpretação de ensaios de campo em solos com permeabilidade intermediária

Abstract

A prática da engenharia geotécnica dispõe de métodos consagrados para obtenção de parâmetros constitutivos através de ensaios de campo aplicados a solos argilosos, que apresentam resposta não drenada, e a solos granulares, que apresentam resposta drenada. Solos que possuem granulometria intermediária podem apresentar resposta parcialmente drenada, trazendo incertezas na obtenção de parâmetros geotécnicos estimados a partir destes ensaios. Este trabalho apresenta resultados de ensaios de campo conduzidos em diferentes velocidades, em dois depósitos de granulometria intermediária, para avaliar tanto a influência da velocidade sobre as medidas do ensaio, quanto a transição das condições de fluxo ao redor do piezocone. O primeiro local de estudo é caracterizado por um depósito natural localizado no município de Joinville/SC, constituído na camada analisada de solo siltoso. O segundo local é caracterizado por um depósito de resíduo de mineração de ouro localizado no município de Barrocas/BA, constituído na camada analisada de silte arenoso. Ensaios de piezocone em velocidade padrão buscaram primeiramente verificar a estratigrafia do terreno e definir uma camada mais homogênea para concentrar as análises. Ensaios de dissipação foram realizados para obtenção dos parâmetros de fluxo. Ensaios de piezocone com variação de velocidade compreenderam o intervalo de 0,5 mm/s a 45 mm/s no depósito natural e 0,3 mm/s a 57 mm/s no resíduo de mineração de ouro. Adicionalmente, amostras foram coletadas para caracterização dos materiais. Os resultados dos ensaios de piezocone nos dois depósitos estudados mostraram que a diminuição da velocidade gerou aumento da resistência e redução da poro-pressão e que o aumento da velocidade não gerou mudanças significativas, sugerindo que os ensaios em velocidade padrão são predominantemente não drenados. As análises em termos de velocidade adimensional mostraram que a transição de não drenado para parcialmente drenado ocorre em torno de uma velocidade normalizada V da ordem de 300 e a transição de parcialmente drenado para drenado ocorre em V inferior a 5 no resíduo de mineração de ouro. Já no depósito de solo natural a transição não pode ser avaliada com clareza devido ao sistema complexo de macrodrenagem, típico de solos residuais. Por fim, foi proposta uma metodologia que busca identificar o grau de drenagem ocorrido nos ensaios, com base na curva de drenagem estabelecida do solo, e converter a resistência à penetração parcialmente drenada em uma condição não drenada para permitir a utilização dos resultados e interpretação através das teorias consagradas.

In geotechnical engineering practice, a series of methods has been established for obtaining constitutive parameters from field tests applied to clay soils (considering the response fully undrained) and sandy soils (considering the penetration response as drained). Soils with intermediate particle sizes may present partial drained response, which introduces uncertainties in the assessment of constitutive parameters. This paper presents results of field tests carried out at different penetration rates in two silty deposits to assess both the influence of rate effects on measured test results, as well as the transition of flow conditions around the piezocone. The first site is characterized by a natural deposit located in the city of Joinville/SC. The second site is characterized by a deposit of gold mining tailings in the city of Barrocas/BA. Piezocone tests performed in standard velocity were used to verify the site stratigraphy and define the presence of more homogeneous layers to concentrate the analysis of rate effects. Dissipation tests were conducted to obtain flow parameters characteristics of the deposit. Piezocone were tested with penetration rates in the range of 0.5mm/s to 45mm/s in the natural deposit and 0.3mm/s to57mm/sin the gold mining tailing. Additionally, samples were collected for characterization of materials. The results of the piezocone tests showed that the cone resistance increases with decreasing penetration rate while pore pressure reduces, and that tests performed under standard penetration rate are mainly undrained in the tested field. The analysis in terms of normalized velocity showed that transition between undrained and partially drained occurs for value of V around 300 and the transition between partially drained and drained occurs for value of V lower than 5 in the gold mining tailing. The transition in the natural deposit cannot be verified clearly due to the complex system of macro drainage typical of residual soils. Finally, a method was proposed to identify the degree of drainage occurring in penetration tests based on the soil drainage characteristic curve, and to convert the cone tip resistance measured under partially drained conditions into a value that corresponds to undrained conditions. This correction would enable the use and interpretation of results following methods currently adopted in engineering practice.