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Tópicos sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais
das fases e de aspectos menos óbvios, como a dependência em relação à textura, são fundamentais
para a compreensão do comportamento do solo não saturado.
Além do estado volumétrico das fases, é necessário examinar o estado de tensões no
solo. O estabelecimento da disciplina “Mecânica dos Solos” é tradicionalmente associado com
os esforços de Terzaghi e seus contemporâneos e ao estabelecimento do princípio de tensões
efetivas. Já a Mecânica dos Solos Não Saturados tem seu estabelecimento formal mais vinculado
aos esforços realizados entre as décadas de 1950 e 1970, motivados principalmente pelos
estudos de “solos problemáticos”: os solos colapsíveis e expansivos. O estabelecimento do par
de variáveis de estado de tensões independentes (Figura 3) é um marco que deve ser ressaltado.
O comportamento do solo não saturado deve ser interpretado em função de duas variáveis
de estado de tensão independentes, sendo conveniente a separação das tensões totais e da poropressão
de água. Tem-se, assim, a tensão total líquida, (σ – u a
) e a sucção matricial, (u a
– u w
).
É importante ressaltar que as duas variáveis de estado de tensão, (σ – u a
) e (u a
– u w
)
reduzem-se a uma variável única (i.e., a tensão efetiva), conforme o solo tende à condição de
completa saturação. À medida que o volume de água armazenada nos poros do solo cresce, o
volume de ar começa a ser reduzido e os meniscos antes existentes passam a dar lugar a uma
condição de ocupação dos volumes em que o ar é confinado no volume de água, estando o ar
no formato de bolhas oclusas. Nessa nova condição, em que os meniscos não mais existem,
qualquer volume de ar ainda presente se encontra sob pressão tal que (u a
– u w
). Assim, quando
o solo tende à condição de completa saturação, (u a
– u w
) = 0 e (σ – u a
) = (σ – u w
). Além da
energia capilar e da energia oriunda das forças de adsorção, é importante também ressaltar o
papel da sucção osmótica, como variável de estado de tensões adicional. A sucção osmótica é
frequentemente desprezada sob o argumento de que suas variações são pequenas e o impacto
dessas variações em problemas típicos de engenharia não é relevante. Mas qualquer problema
que envolva alteração da concentração de sais no solo deve ser examinado considerando com
atenção as sucções osmóticas.
Figura 3. Variáveis de tensão adotada na Mecânica dos Solos.