Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Uma pesquisa sobre a compressibilidade unidimensional de misturas de argila e areia com diferentes frações relativas ao peso total seco da mistura (ou porcentagem de finos). O objetivo é avaliar se a matriz argilosa ou a granular controla o comportamento das propriedades de engenharia de solos argilosos arenosos. Além disso, são discutidos estudos anteriores sobre o tema, incluindo seus resultados e conclusões. O documento também sugerirá futuras pesquisas.
Tipologia: Notas de estudo
1 / 127
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Dissertação de Mestrado
Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Espírito Santo, para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de concentração em Geotecnia.
Orientadora: Profª. Dr.ª Kátia Vanessa Bicalho
Vitória 2012
A meus pais, com todo amor.
CUNHA, C.L.S. Estudo das Características de Compressibilidade Unidimensional e Plasticidade de Misturas de Argila e Areia. 2012. Dissertação de Mestrado – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória.
A maior parte das teorias em engenharia geotécnica foram propostas e são aplicáveis a argilas puras e areias puras e não tratam de problemas envolvendo misturas de solos; porém, devido à variabilidade dos solos encontrados na natureza, verifica-se a necessidade de um maior conhecimento das propriedades geotécnicas de misturas de argila e areia. Este trabalho reuniu pesquisas publicadas sobre o comportamento geotécnico de misturas de argila e areia a fim de avaliar, por meio de resultados experimentais as normalizações propostas por Castello e Polido (1994). Essas equações permitem quantificar a influência de frações arenosas na plasticidade e compressibilidade unidimensional de misturas de argila e areia com diferentes frações relativas à massa total seca da mistura. E foram propostas para argilas “pouco arenosas”, onde a compressão ocorre exclusivamente na matriz argilosa, de forma praticamente uniforme e sem concentração de tensões. Os resultados dos ensaios de compressão unidimensional, em amostras moldadas em laboratório para diferentes misturas de argila e areia ora avaliados indicam uma relação linear entre os valores do índice de compressão primária e a fração de finos nas misturas de argila e areia com porcentagens superiores a 20% de fração de finos. A mesma tendência foi observada na variação dos valores dos limites de Atterberg com a fração de finos em diferentes misturas de argila e areia, uma vez que tais propriedades índices estão correlacionadas com a compressibilidade dos solos finos. Nesse caso, é válida a identificação de argila “pouco arenosa” e a fração arenosa pode ser considerada inerte na mistura; são avaliadas também as correlações publicadas na literatura entre valores dos limites de Atterberg e os correspondentes valores de índice de compressão primária de diferentes solos argilosos.
PALAVRAS-CHAVE: Misturas de argila e areia, plasticidade, compressibilidade.
CUNHA, C.L.S. Study of one-dimensional compressibility and plasticity of clay-sand mixtures. 2012. M. Sc. Thesis in Civil Engineering – Department of Civil Engineering, Federal University of Espírito Santo, Vitória - Brazil, 2012.
Most theories in geotechnical engineering have been proposed and are applied to pure clay and clean sand and not deal with problems involving soil mixtures. However, due to variability of soil found in nature, there is essential for more knowledge of geotechnical properties of mixtures of clay and sand. This study collected published research about geotechnical behavior of mixtures of clay and sand to evaluate experimental results using the normalization proposed by Castello and Polido (1994). These equations quantify the influence of sandy fractions in plasticity and one-dimensional compressibility of clay and sand mixtures with different fractions on the total mass of the dry mixture. And, these equations have been proposed for clays with "same sandy", where compression occurs exclusively in the clay matrix, in a practically uniform and without stress concentration. The results of one- compression dimensional tests, molded into samples in the laboratory for different mixtures of clay and sand, evaluated in this study, indicates a linear relationship between the values of index compression primary and the fraction of fines in mixtures with clay and sand in percentages over 20% clay. The same tendency was observed in the variation of the Atterberg limits with the fraction of fines in different mixtures of clay and sand, since these index properties are correlated with the compressibility of the fines soil. In this case, the identification clays with "same sandy" are valid and the sandy fraction can be considered inert in the mixture of clay and sand. Is also studied in this work, the correlations published in the literature of values of Atterberg limits and the relative values of index compression primary to different mixtures of clayey soils.
KEYWORDS: Mixtures of clay and sand, plasticity, compressibility.
Figura 5.5 - Variação dos valores de LL com C para as misturas de argila e areia do Grupo B. .................................................................................................................................................. 75 Figura 5.6 – Variação dos valores de LP com C para as misturas de argila e areia do Grupo A. .................................................................................................................................................. 77 Figura 5.7 – Variação dos valores de LP com C para as misturas de argila e areia do Grupo B. .................................................................................................................................................. 77 Figura 5.8 – Variação dos valores de LLnor em função de C para o Grupo A. ......................... 82 Figura 5.9– Variação dos valores de LLnor em função de C para o Grupo B. .......................... 82 Figura 5.10 – Variação dos valores IPnor em função de C para o Grupo A. ............................. 83 Figura 5.11 – Variação dos valores IPnor em função de C para o Grupo B. ............................. 84 Figura 5.12 – Variação dos valores LPnor em função de C para o Grupo A. ............................ 85 Figura 5.13 – Variação dos valores de LPnor em função de C para o Grupo B. ....................... 85 Figura 5.14 – Comparação entre os valores medidos e estimados dos limites de consistência. .................................................................................................................................................. 87 Figura 5.15 - Resultados experimentais convencionais e normalizados de Compressão Edométrica para misturas de bentonita e areia - Bicalho et. al (2002). .................................... 90 Figura 5.16 - Resultados experimentais convencionais e normalizados de Compressão Edométrica para misturas de argila natural e areia - Castello e Polido (1994). ....................... 90 Figura 5.17 - Resultados experimentais convencionais e normalizados de Compressão Edométrica para misturas de argila marinha e areia - Prakasha e Chandrasekaran (2005). ..... 91 Figura 5.18 - Resultados experimentais convencionais e normalizados de Compressão Edométrica para misturas de bentonita e areia - Viana e Palmeira (2006)............................... 91 Figura 5.19 - Resultados experimentais convencionais e normalizados de Compressão Edométrica para misturas de caulinita e areia - Monkul e Ozden (2007). ............................... 92 Figura 5.20- Variação do índice de compressão primária com a fração argila para misturas de argila e areia avaliadas. ............................................................................................................. 96 Figura 5.21- Variação dos valores de Ccnor em função de C. ................................................... 97 Figura 5.22 – Exemplo dos intervalos de Cm em função do limite de liquidez para diferentes grupos de minerais argílicos. .................................................................................................. 100 Figura 5.23 – Variação dos valores de LLnor para C>20% para o Grupo A. .......................... 104 Figura 5.24 – Variação dos valores de LLnor para C>20% para o Grupo B. .......................... 104 Figura 5.25– Variação dos valores de IPnor para C>20% para o Grupo A. ............................ 105 Figura 5.26 – Variação dos valores IPnor para C>20% para o Grupo B. ................................ 106 Figura 5.27 – Variação dos valores LPnor para C>20% para o Grupo A. ............................... 107
Figura 5.28– Variação dos valores LPnor para C>20% para o Grupo B. ................................ 107 Figura 5.29- Variação dos valores de Ccnor para as misturas de argila e areia para C>20%. 109 Figura 5.30 - Variação do índice de compressão primária com o limite de liquidez para misturas de argila e areia avaliadas. ....................................................................................... 110 Figura 5.31 - Variação do índice de compressão primária com o índice de plasticidade para misturas de argila e areia avaliadas. ....................................................................................... 111 Figura 5.32 -Variação do índice de compressão primária com o limite de plasticidade para misturas de argila e areia avaliadas. ....................................................................................... 112
Tabela 5.14 – Comparação dos valores estimados dos limites de Atterberg. ........................ 103 Tabela 5.15 - Valores de Cc20 e R² para os pesquisadores avaliados. ..................................... 108 Tabela 5.16 - Valores de Ccnor estimados a partir de equações publicadas na literatura para Castelo e Polido (1994). ......................................................................................................... 113 Tabela 5.17 - Valores de Ccnor estimados a partir de equações publicadas na literatura para Bicalho et al. (2002). .............................................................................................................. 113 Tabela 5.18 - Valores de Ccnor estimados a partir de equações publicadas na literatura para Prakasha e Chandrasekaran (2005)......................................................................................... 114
At Atividade de Skempton (1953) C Porcentagem em massa que passa na peneira de nº 200, cuja abertura é de 0,075 mm Cc Índice de compressão da argila pura Cm A porcentagem mínima de argila para preencher o volume de vazios da areia nas misturas argila-areia Ccnor Índice de compressão normalizado por Castello e Polido (1994) Cc100 valor estimado do índice de compressão da fração argila pura em porcentagem Cc20 valor estimado do índice de compressão da fração argila pura em porcentagem para valores de C>20%
e Índice de vazios da mistura de finos e areia eo Índice de vazios inicial da mistura de finos e areia emax Índice de vazios máximo da areia enor Índice de vazios normalizado por Castello e Polido (1994) es Índice de vazios intergranular Fc Porcentagem mínima em massa da fração de finos que o comportamento da mistura de argila e areia é controlado pela matriz argilosa. Gs Densidade relativa dos sólidos Gsc Densidade dos sólidos da fração argila Gsm Densidade dos sólidos da mistura Gss Densidade dos sólidos da fração areia Hnor Altura (ou volume) total normalizado por Castello e Polido (1994) LL Limite de Liquidez em porcentagem LP Limite de Plasticidade em porcentagem LC Limite de contração em porcentagem ICL Linha de compressão intrínseca IL Índice de Liquidez IP Índice de plasticidade em porcentagem LLnor Limite de Liquidez normalizado em porcentagem por Castello e Polido (1994) LPnor Limite de Plasticidade normalizado em porcentagem por Castello e Polido (1994)
4.2.2. Publicações com dados do índice de compressão .............................................. 66 4.2.2.1. Metodologia utilizada nos ensaios de compressão unidimensional ............ 67
5. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ............................................. 69 5.1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 69 5.2. ANÁLISE ESTATÍSTICA ........................................................................................ 69 5.2.1. Regressão Linear ................................................................................................ 69 5.2.2. Análise de variância (ANOVA) ......................................................................... 71 5.3. INFLUÊNCIA DA FRAÇÃO ARENOSA NOS VALORES DOS LIMITES DE ATTERBERG DE MISTURAS DE ARGILA-AREIA ....................................................... 72 5.4. INFLUÊNCIA DA FRAÇÃO ARENOSA NOS VALORES DO ÍNDICE DE COMPRESSÃO DE MISTURAS DE ARGILA-AREIA .................................................... 89 5.5. REANÁLISE DOS DADOS PARA VALIDAÇÃO DO MODELO PARA MISTURAS COM POUCA AREIA .................................................................................... 99 5.6. RESULTADOS FINAIS CONSIDERANDO VALOR DE Fc ADOTADO .......... 102 5.6.1. Verificação para os Limites de Atterberg e fração de finos ............................. 102 5.6.2. Verificação para o Índice de compressibilidade e fração de finos ................... 108 5.7. INFLUÊNCIA DOS LIMITES DE ATTERBERG NOS VALORES DO ÍNDICE DE COMPRESSÃO DAS MISTURAS DE ARGILA-AREIA ......................................... 109 6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ......................... 115 6.1. CONCLUSÕES ....................................................................................................... 115 6.2. SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ...................................................... 117
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 118
ANEXO A – VALORES DO TESTE ANOVA PARA A CORRELAÇÃO DO LIMITE DE PLASTICIDADE E FRAÇÃO DE FINOS. ................................................................. 124 ANEXO B – RESULTADO DO CÁLCULO DE Cm PARA MISTURAS DE ARGILA E AREIA ................................................................................................................................... 125 ANEXO C – VALORES DE CC ESTIMADOS A PARTIR DE EQUAÇÕES PUBLICADAS NA LITERATURA .................................................................................... 127
pesquisas têm sido desenvolvidas para estudar o comportamento dos finos na matriz granular (Gilboy, 1928; Olson e Mesri, 1970; Monkul e Ozden, 2007). Gilboy (1928) estudou a influência do teor de mica na compressibilidade de areia e concluiu que um aumento de tal quantidade resultou num aumento do índice de vazios do material incompressível, bem como um aumento na compressibilidade total da mistura. As observações feitas inicialmente por Gilboy (1928) são de que qualquer sistema de análise ou classificação do solo que negligencia a presença e o efeito da interação grãos finos e grossos serão incompletas e errôneas.
A determinação ou previsão da compressibilidade edométrica de solos argilosos se constitui parte essencial dos projetos geotécnicos; entretanto, a maioria das pesquisas concentra-se sobre solos argilosos com pequena ( 5%) fração arenosa. Nas investigações de obra é usual a preferência por amostras com o mínimo de areia; e, dessa maneira, a amostra “representativa” da camada não representa uma situação média, mas sim a pior situação.
Portanto, o estudo das propriedades geotécnicas de misturas de argila e areia é necessário para os engenheiros geotécnicos. Assim, este trabalho visa a investigação da compressibilidade unidimensional de misturas de argila e areia com diferentes frações relativas ao peso total seco da mistura - ou porcentagem de finos - de forma a avaliar se é a matriz argilosa ou a granular que controla o comportamento das propriedades de engenharia de solos argilosos arenosos. A variação dos valores dos limites de Atterberg com os correspondentes do teor de finos, que é o material que passa na peneira 200, para diferentes misturas de argila e areia também é aqui investigada, uma vez que tais propriedades índices estão correlacionadas com a compressibilidade da matriz argilosa.
A necessidade de uma investigação geotécnica concentrada em misturas de argila e areia motiva o desenvolvimento desta pesquisa que objetiva avaliar, por meio de resultados experimentais publicados na literatura, as normalizações propostas por Castello e Polido (1994) para determinar a influência de frações arenosas nos valores das propriedades índices e compressibilidade de misturas de argila e areia. As normalizações propostas por Castello e Polido (1994) permitem estimar os valores de propriedades índices e compressibilidade de misturas de uma mesma argila e areia em diferentes proporções, a partir de valores dessas propriedades geotécnicas de uma mistura de argila e areia ou da argila pura. Tais
normalizações restringem a condição de argila pouco arenosa, onde a compressão ocorre exclusivamente na matriz argilosa. Assim, pretende-se investigar o que vem a ser argila “pouco arenosa”, ou seja, a quantidade mínima de finos presentes na mistura no qual as normalizações propostas por Castello e Polido (1994) são válidas.
1.1.1. Objetivo Geral
A quantificação da influência de frações arenosas nas propriedades geotécnicas de misturas de argila e areia por meio de resultados experimentais e ensaios de laboratório disponíveis na literatura é o objetivo geral desta dissertação. Será avaliado também para o banco de dados apresentados neste trabalho, o intervalo de valores para a porcentagem mínima em massa da fração de finos em que o comportamento da mistura de argila e areia é controlado pela matriz argilosa, quando a fração de areia numa mistura com argila é inerte, ou seja, produziria o simples efeito de diminuir o volume relativo da matriz argilosa na mistura. As propriedades geotécnicas que serão estudadas são: os limites de Atterberg (Limite de plasticidade, Limite de liquidez e Índice de plasticidade) e a compressão unidimensional (adensamento).
1.1.2. Objetivos específicos
Verificar se os resultados experimentais confirmam as normalizações propostas por Castello e Polido (1994); Utilizar estudos estatísticos para avaliar os resultados experimentais; Comparar os resultados de ensaios de laboratório disponíveis na literatura para misturas de argila e areia; Avaliar a variação das características de compressibilidade e dos limites de Atterberg (Limite de Liquidez, Plasticidade e Índice de plasticidade) com teor de finos para as misturas de argila-areia.
