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O comportamento de solos não saturados submetidos à infiltração 161
O comportamento clássico de solos não saturados, assim como o de solos saturados,
pode ser dividido em três categorias de fenômenos: a) fluxo, b) resistência ao cisalhamento e
c) deformabilidade. O comportamento de solos não saturados quanto aos fenômenos de fluxo
e à forma como tais fenômenos se dão é abordado em vários capítulos deste livro e, por isso,
não será explorado aqui. O principal foco deste capítulo é a discussão do comportamento
mecânico do solo não saturado durante processos de infiltração. Processos de infiltração e
umedecimento não apenas modificam o estado de tensões atuante no solo e alteram a resistência
ao cisalhamento, como também causam deformações, que podem ser explicadas à luz
da mecânica dos solos não saturados.
Do ponto de vista dos tipos de materiais estudados, podem ser feitas algumas distinções
entre a mecânica dos solos saturados e não saturados. A mecânica dos solos saturados tem
como ênfase o comportamento de areias, siltes e argilas naturais, geralmente submetidas a
poropressões de água positivas. Já a mecânica dos solos não saturados busca a compreensão
do comportamento de solos naturais “dessecados”, sejam eles transportados ou residuais, e de
solos compactados. No caso de solos não saturados, as poropressões de água estão geralmente
negativas. No caso em que as poropressões estão negativas, a interação entre as partículas do
solo, o estado de tensões e as interações físico-químicas passam a ter um comportamento
mais complexo, que merece especial atenção, tanto em escala macroscópica, quanto na escala
das partículas individualizadas.
3 Resistência ao cisalhamento de solos não saturados
A resistência ao cisalhamento de solos não saturados submetidos a processos de infiltração
pode apresentar grandes variações em resposta às variações de umidade e, de forma mais
fundamental, de sucção matricial. Variações de sucção osmóticas também podem ocorrer
segundo a qualidade da água de infiltração. Destaca-se que, na sucção matricial aqui tratada,
estão compreendidas as componentes capilares e aquelas oriundas de forças de adsorção.
Conforme citado anteriormente, o estabelecimento das variáveis de tensões independentes
pode ser utilizado como ponto de partida para a interpretação da resistência ao cisalhamento
do solo não saturado.
A influência da sucção matricial na resistência ao cisalhamento dos solos vem sendo
estudada há décadas. A Figura 4 apresenta a ilustração de diversos modos de variação da
resistência ao cisalhamento com a alteração da sucção matricial, observados na literatura. O
estudo de Donald (1956) com diversas areias é um exemplo de investigações pioneiras neste
tema dentro do campo da mecânica dos solos. Donald (1956), utilizando ensaios de cisalhamento
direto modificados para a imposição de sucção, observou resistências ao cisalhamento
que partiam de um valor inicial, para sucções nulas, sendo esses valores correspondentes à
tensão vertical aplicada. Vários ensaios sob as mesmas tensões verticais, mas com diferentes
sucções matriciais, foram realizados. O aumento da sucção matricial produziu ganho na resistência
até um limite, situado em sucções relativamente baixas, de 10 a 20 kPa. A partir do
valor máximo de resistência ao cisalhamento, observou-se uma perda de resistência, conforme
ilustrado para o “solo arenoso” da Figura 4.