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Tópicos sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais
que o solo não saturado tem uma variação de resistência que, na prática, ocorre na forma de
um ganho de coesão em função do aumento da sucção matricial. No caso da Equação 1, a
coesão total, c t
, é dada por:
c t
= c' + (u a
– u w
) f
tan Φ b (2)
Fredlund e Rahardjo (1993) apresentam uma coletânea de valores de Φ b publicados na
literatura até aquela data. De forma geral, pode-se observar que os valores de Φ b variam de
1/2 a 2/3 do valor de Φ'. Cabe destacar que efeitos de cimentação e outros estão incorporados
nessa equação, por meio da coesão efetiva, embora, em alguns casos como o da deposição de
sais nos contatos, esse efeito da cimentação possa ser facilmente destruído.
Finalmente, convém um comentário a respeito das possíveis críticas à utilização da
Equação 1, mediante o fato de que muitos solos apresentam variações não lineares de resistência
com a sucção matricial. Não se deve ignorar o simples fato de que a representação
linear permite uma avaliação simples e de fácil aplicação prática. Além disso, vale lembrar
que o mesmo procedimento é parte da prática na Geotecnia para a envoltória de solos saturados
argilosos muito pré-adensandos, que frequentemente apresentam envoltórias não
lineares. Já nos solos porosos colapsíveis, a perda de linearidade da envoltória pode se dar
por meio de variações no estado físico do solo oriundas de colapsos estruturais que ocorrem
conforme é aumentada a tensão confinante, conforme ilustra Camapum de Carvalho e
Gitirana Jr. (2005). É importante destacar que a perda de linearidade, nesse caso, dá-se de
forma inversa ao convencionalmente obtido, ou seja, ocorre uma ascendência na envoltória
de resistência.
A Figura 6 apresenta uma representação gráfica da envoltória de resistência do solo
não saturado. A envoltória, que no caso de solos saturados é representada por uma relação
linear no plano τ versus (σ f
– u w
), passa a ser representada por um plano no espaço τ; (σ f
– u a
);
(u a
– u w
). A inclinação do plano que define os estados de ruptura é dada por tan Φ b e tan
Φ'. Envoltórias como as estudadas por Camapum de Carvalho e Gitirana Jr. (2005) para os
solos colapsíveis, cuja representação foi adicionada em caráter de ilustração na Figura 6a,
representam peculiaridades dos solos tropicais atreladas a alterações estruturais oriundas
do processo de colapso, cuja análise requer considerar a física do solo relativa à alteração
de porosidade.
A variação não linear da resistência ao cisalhamento com a sucção matricial pode ser
vista como uma resposta do solo à diminuição da “área molhada” onde a sucção de fato atua.
Com base na observação relativa à redução da área molhada, Vanapalli et al. (1996) e Fredlund
et al. (1996) apresentaram formulações teóricas semelhantes, relacionando a variação
de resistência com a quantidade de água armazenada no solo. No caso da proposta de Fredlund
et al. (1996), tal relação é dada da seguinte forma:
τ f f
= c' + (u a
– u w
) f
Ѳ k tanΦ' + (σ f
– u a
) f
tanΦ' (3)
em que: Θ é o conteúdo volumétrico de água normalizado, dado por Θ = θ/ θsat ; θ é o conteúdo
volumétrico de água; θ sat
é o conteúdo volumétrico de água do solo saturado, e k é uma
parâmetro de ajuste, que permite levar em conta a proporcionalidade não linear entre a taxa
de ganho de resistência ao cisalhamento e os valores de Θ. De acordo com as propostas de
Vanapalli et al. (1996) e Fredlund et al. (1996), a taxa de variação de resistência com a sucção
é igual a tanΦ', enquanto o solo estiver saturado.