Comportamento hidromecânico de solos artificiais bimodais

Abstract

Muitos solos naturais e compactados se apresentam com estruturas de poros divididas em dois tamanhos distintos, sendo denominados de solos bimodais. Nesses casos, a diferença entre os macro e microporos pode ser tão marcante a ponto de afetar consideravelmente seus parâmetros geotécnicos. Com o intuito de estabelecer o mínimo de variação mineralógica, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento hidromecânico e as alterações estruturais de solos bimodais de caulim. Para tanto, foi desenvolvida uma metodologia de preparação de amostras envolvendo duas etapas de compactação. A primeira é uma compactação estática de caulim em alta pressão (100 MPa) para produção de agregações e a segunda uma compactação estática realizada com as agregações obtidas na etapa anterior em diferentes dosagens de agregação. Estas também são avaliadas por meio de ensaios de caracterização e compactação. Com as amostras compactadas nas diferentes fases da pesquisa, foram realizados ensaios para verificação das características hidráulicas: curva característica solo-água (SWCC), curva de contração, curva característica solo-ar (SACC), porosimetria por intrusão de mercúrio (MIP) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de adensamento e cisalhamento direto. As agregações de caulim produzidas impactaram nos limites de Atterberg, curva de compactação e curvas granulométricas sem defloculante. A partir dos resultados é indicada uma proposta para o cálculo de agregação relativa com base nas curvas granulométricas, com e sem defloculante. As amostras com agregações em determinadas porcentagens foram consideradas bimodais com grande distância entre os macro e microporos. Foi apresentado um modelo de contração que descreve a variação dos índices de vazios dos macro e microporos com a sucção, que pode ser relacionada com os diâmetro dos poros. A compressibilidade foi afetada pela presença das agregações e macroporos, de modo que as amostras se tornaram mais compressíveis e com curvas de compressibilidade com formato característico de solos estruturados. Os ensaios MIP e SEM após adensamento mostraram o fechamento dos macroporos nas amostras com grande bimodalidade. É apresentado ainda um modelo conceitual que relaciona a compressibilidade com a estrutura de solos bimodais. Em termos de resistência ao cisalhamento, a presença das agregações gerou um aumento no ângulo de atrito das amostras, e modificação na linha de compressão normal e linha de estados críticos. Uma ampla faixa de tensões normais permitiu avaliar como o ângulo de atrito se modificou com essas tensões, o que foi associado com as diferentes estruturas das amostras.