Departamento de Geociências

•  Tensão horizontal de repouso (σ_h0)
•  Módulo de Distorção (G)
•  Módulo de Deformabilidade (E) e Módulo confinado (E_oed)
•  Coesão não drenada (C_u)
•  Ângulo de atrito interno (Φ) e dilatância (ψ)

 

Tensão horizontal de repouso (σ_h0)

O ensaio pressiométrico de Ménard tem dificuldades na obtenção da tensão horizontal in situ. A sua identificação requer interpretação de dados da curva pressiométrica a partir de critérios ainda não validados (Schnaid et al., 1995). A tensão horizontal de repouso deve ser feita com precaução, tendo em conta que este é um dos parâmetros geotécnicos mais subjectivos que podem ser obtidos a partir do ensaio pressiométrico. Essa subjectividade ocorre devido ao grau de perturbação nas paredes da cavidade durante a perfuração, à diferença entre o diâmetro do furo e o da sonda, ao alívio de tensões logo após a abertura da cavidade e ao insuficiente número de pontos na fase inicial da curva (Furtado, 1998). Em geral, a perturbação resultante dos efeitos da instalação da sonda aumenta com o aumento da rigidez e granulometria dos solos, pelo que a eficiência da avaliação da tensão horizontal é menor nos solos rijos do que nos solos lodosos, e pode tornar-se inconsistente nos solos saturados (Clarke, 1996; Gambin, 1980).

Sandroni e Brandt (1983) afirmam que o ensaio pressiométrico é um instrumento viável para a obtenção de tensões horizontais in situ, de características tensão-deformação e da resistência à distorção, enquanto Schnaid et al. (1995) e Cestari (1990) consideram que a dedução deste parâmetro através do PMT é pouco fiável.

Módulo de distorção (G)

O módulo de distorção de uma argila é uma medida do seu comportamento elástico a partir do qual é estimado o módulo de deformabilidade.

  ∆V= variação de volume na fase elástica devido ao aumento de pressão ΔP

   V_m= volume inicial da sonda acrescido do volume médio expandido

Tal como o módulo pressiométrico de Ménard (E_PMT), o módulo de distorção (G) é determinado com valores de pressão e volume obtidos durante a fase elástica da curva pressiométrica corrigida.

O módulo de Young ou de elasticidade (E) é calculado através da expressão:

E = E_PMT / α_p

 

Onde α_p é um parâmetro que é determinado pela Tabela 1.

 

Tabela 1 - Parâmetro α_p, (adaptado de Clarke, 1996)

E_oed = E_PMT/α

Onde α é um factor de correlacção que depende do tipo de solo, conforme proposto Ménard & Rousseau (1962) na Tabela 2.

 

Tabela 2 – Parâmetro α para solos normalmente consolidados (Ménard & Rousseau 1962).

 

O valor da coesão não drenada de uma argila não é um valor intrínseco a um dado terreno - depende das condições do meio em que se encontra. Assim, os valores de resistência medidos com o ensaio pressiométrico devem ser comparados com os valores de laboratório em iguais condições de deformação (Cestari, 1990).

 

Uma estimativa do valor da coesão não drenada através de um ensaio PMT pode ser feita tendo em conta o método Gibson & Anderson (1961), onde se considera o declive da recta obtida pelo gráfico pressão versus deformação volumétrica em escala logarítmica. No cálculo da coesão não drenada através do declive da curva P x Log_e (∆V/V) a deformação volumétrica é dada por:

∆V / V = (V_m - V₀) / (V_s + V₀ + V_m)

Onde:

  V_s = volume inicial da sonda

  V₀= Volume no inicio da fase elástica

  V_m= volume medido na unidade de controlo

O declive da recta que melhor aproxima os pontos dá o valor da coesão não drenada.

 

Amar e Jézequel (1972) apresentam uma proposta alternativa para determinação deste parâmetro em solos argilosos baseada na pressão limite e tensão horizontal de repouso conforme na Tabela 3.

 

Tabela 3 - Relação entre P_L e C_u em argilas (Amar & Jézéquel 1972)

C_u = p_L + B

Onde o parâmetro B varia entre 5,6 e 7,4.

 

Ângulo de atrito interno (Φ) e dilatância (ψ)

Clarke (1996) indica o modelo desenvolvido por Hughes et al. (1977), com a utilização dos factores de correcção propostos por Fahey e _{Randolph (1984), que admite um comportamento elástico até à rotura, a qual se processa com ângulos de atrito e dilatância constantes.}

_{sen(ψ) = s + (s - 1) * senΦcv}

_Onde:

  Φ = ângulo de atrito interno (Tabela 4)

  Ψ = ângulo de dilatância

  Φ_cv = ângulo de atrito a volume constante, conforme o tipo de solo (Tabela 4)

 

 

Assim temos que:

r_i = √ ( (V_s + V₀) / (L₀ * ?))

Onde:

  r_i = raio do cilindro no volume inicial.

  V_s = volume inicial da sonda

  V₀ = Volume no inicio da fase elástica

  L₀ = Comprimento da sonda

Através da relação anterior pode ser obtido o raio da cavidade a cada patamar de pressão aplicado ao longo da execução do ensaio:

r = √( (V_s + V₆₀) / (L₀ * ?) )

Chegando finalmente à expressão da expansão da cavidade (ε_c) associado a cada patamar de tensão:

ε_c = (r - r_i) / r_i

O cálculo do ângulo de atrito e de dilatância implica o traçado de um gráfico relacionando o logaritmo da expansão da cavidade descrita e o logaritmo da pressão efectiva, sendo esta última a uma relação entre a pressão total e a pressão neutra:

P^' = P - μ₀

μ₀ = (Z - NF) * γ_w

Onde:

  γ_w = Peso volúmico da água

  μ₀= pressão neutra

  Z (m) = profundidade do ensaio

  NF= nível freático