Avaliação crítica de modelos de resistência ao cisalhamento para solos não saturados

Abstract

A previsão da resistência ao cisalhamento de solos não saturados permanece como um dos principais desafios da mecânica dos solos, sobretudo devido à influência da sucção matricial que pode ser descrita pela dependência direta da função de retenção de água do solo. Frente a esta temática, esta dissertação apresenta uma avaliação crítica de modelos constitutivos utilizados para estimar a resistência ao cisalhamento não saturada, com ênfase na influência no tipo da distribuição de poros e na forma da curva de retenção, além da proposta de um novo modelo de resistência bilinear com base em Fredlund et al. (1978). A fim de comparação dos modelos de resistência existentes foram analisadas formulações associadas a solos unimodais e multimodais, incluindo as formulações de Bishop (1960), Fredlund et al. (1978, 1996), Bishop (1960) adaptado à função de retenção de van Genuchten (1980), Vanapalli et al. (1996), Khalili & Khabbaz (1998), Bao et al. (1998), Vilar (2006), Cavalcante & Mascarenhas (2021) e Sousa (2024). A metodologia envolveu a organização de um banco de dados experimental a partir de dados de Lee et al. (2003), contemplando solos arenosos e finos com diferentes parâmetros geotécnicos de caracterização. Os modelos foram implementados computacionalmente e ajustados aos dados experimentais, sendo avaliados por meio do coeficiente de determinação (R²) e do erro percentual absoluto médio simétrico (SMAPE), selecionados por apresentarem intervalos de interpretação bem definidos. Apesar da diferença sútil entre os ajustes, os resultados indicam que o desempenho dos modelos não depende exclusivamente do tipo de solo, mas também da modalidade, da forma da curva de retenção e da faixa de sucção considerada. Verificou-se que os modelos tradicionais apresentaram bom desempenho, destacando-se Bao et al. (1998), van Genuchten (1980), e bimodal de Sousa (2024) estando entre os mais bem colocados para os solos da pesquisa. O modelo bilinear proposto mostrou-se matematicamente consistente e competitivo em termos estatísticos, sobretudo por sua simplicidade estrutural e clareza na interpretação física dos parâmetros, sem a necessidade do conhecimento detalhado da curva de retenção.