Parâmetros Geotécnicos

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Identificação de Solos

 Existem quatro formas diferentes de descrever a estratigrafia do solo: interpretação visual direta dos parâmetros CPT / CPTU, diagramas baseados nos parâmetros CPT / CPTU, a aplicação de uma equação numérica e abordagem probabilística. O mais utilizado é o segundo, enquanto, que o terceiro dá a possibilidade de utilizar um valor numérico na identificação que pode ser introduzido nas fórmulas de parâmetros geotécnicos, de um modo semelhante ao ID (DMT). O primeiro e o último apenas mostram um nível mais baixo de eficiência, não tendo grande interesse. A primeira tentativa de estabelecer a classificação usando um diagrama foi resolvido para o cone mecânico com manga de fricção por Begemann (1965), e que a metodologia foi seguida pela comunidade internacional até à altura em que a medição de pressão de poros foi introduzida nos equipamentos, cones eléctricos. Douglas e Olsen (1981), após um estudo exaustivo sobre o tema, confirmou uma tendência já existente para a ponta cone de alta resistências e de atrito lateral baixa desenvolvido em solos arenosos, enquanto o contrário pode ser desenhado em solos finos grãos.

grafico-classificao_1981

                                                                   Fig.1 - Classificação CPTu (Douglas & Olsen, 1981)

 

Robertson et al. (1986) complementaram e melhoraram este diagrama, introduzindo a influência poro pressão em cone resistência de ponta, que deu origem a uma resistência de ponta corrigida (qt), razão de atrito normalizada lateral (Fr) e o parâmetro de pressão neutra (Bq), definido como se segue:

 a) qt = qc (1-a);

 b) Bq = (u2 – u0) / (qt-?v0);

 c) Fr = fs / (qt-?v0);

Onde u2 e u0 são, respectivamente, a pressão de poros ao nível da ponta e poro pressão in-situ, ?v0 a tensão vertical in-situ, qc a resistência de ponta e fs o atrito lateral.

qtlegenda

Fig.2 - Classificação CPTu (Robertson et al. 1986)


No final dos anos 80, Robertson (1990) propôs a substituição da resistência cone corrigido qt , Pela resistência do cone normalizada (QT) definido pela equação abaixo, a alteração do diagrama anteriormente para o apresentado na Figura 2:

QT = (qt-?v0) / ?'v0

Jefferies e Davies (1993) introduziram um Índice de classificação numérica (Ic), combinando os três parâmetros normalizados (Qt , Pe.  e Bq) na equação seguinte:

Ic = {(3 – log[QT (1-Bq)]2 + (1.5+1.3*log Fr)2}0.5


Qttlegenda

Fig.3 - Classificação CPTu (Robertson et al. 1986)



         Parâmetros de Solos

 

Tensões verticais                                                                               Tensões horizontais

?v0 =?'v0 + U                                                                                      ?'h0 =?'v0 x K0

?'v0 = ??solo x Z (m)                                mais                         K0 =?'h0 / ?'v0

?n = ??água x H (m)                                                                            *K - coeficiente de impulso horizontal em repouso

 

Destas equações resulta, o coeficiente de sobre-consolidação:

                                              OCR = ?'p/?'v0

 

Em solos argilosos:

 

Tensões verticais de pré-consolidação                                                  

?'p = 0.33 x (qt - ?v0)  [Demers & Leroueil, 2002; Mayne, 1995]                                      OCR = K [(qt - ?v0) / ?´v0]  [Powell & Uglow, 1988]

?'p = 0.53 x (u2 - u0)  [Chen & Mayne, (1996)]                                                                 OCR = 2 [(qt - u2) / ?´v0 ((1,95xM)-1)]1,33

?'p = 0.60 x (qt - u2)  [Mayne, 1995] - Perspectiva teórica                                               M=((6xsin?')/(3-sin?')) [Mayne, 1991]

                                                                                                                                          M-factor de estado crítico 

Em solos arenosos:


OCR = 5.04 x K01.54 [Mayne, 1992]

solos_arenosos-2 ø - ângulo de atrito efectivo; [Mayne & Campanella, 2005]

 

Todos os solos:

 

?'p = 0.101 x Patm0.102 x G00.478 x ?'v00.42  [Mayne & Brown, 2003]

K0 = (1 - sin?') x OCRsin?'

geral-3

 


 

Parâmetros de Resistência

 

1.Coesão não drenada, Cu

Os intervalos de valores que seguem a seguir são meramente indicativos. Deve ser feita calibração no ensaio de referência para determinar o valor ideal no estudo (com auxilio a outros ensaios).

Aproximação teórica:

qc = (Nc x Cu) + ?v0

coeso_no_drenada1

Aproximação empírica:

Cu = [(qc - ?v0)/ Nk]           Aproximação mais comum

cu2

Cu = [(qc - ?v0)/ Nkt]

cu3

Cu = [(qt - u2)/ Nke]

cu4

Cu = [(u2 - u0)/ N?u]

cu5

 

2.Ângulo de atrito efectivo, ?´ngulo

 

 

?' = 17.6º + 11.0º x log (qt1)

qt1 = (qt/Patm)/(?'v0/Patm)0.5

[Kullhawy & Mayne, 1990]

 

 

 

?' (º) = 20.5º x Bq0.121 x [0.256 + (0.336xBq) + log Qt]

Bq = (U2-U0)/(qt-?v0)  e   Qt = (qt-?v0)/?'v0

[Mayne & Campanella, 2005]

 

Aplicável só em solos sedimentares (areias limpas)


Parâmetros de Deformabilidade

 

Como parâmetros de deformabilidade tem-se o módulo de Young (E) e módulo distorcional (G0).

Com existência de módulo sísmico, consegue-se determinar G0, com grande rigor. Ao contrário de quando não se aplica o módulo sísmico, os valores de G0 são definidos através de métodos empíricos.

 

1.Existência de módulo sísmico

Módulo distorcional : G0 = ?t x Vs2 

G0 = 1.634 x (qc)0.25 x (?'v0)0.375

Pela teoria da elasticidade é possível relacionar G0 e E

E0 = 2 x G0 x (1 + ?) 

 

1.Sem módulo sísmico


Em areias limpas não cimentadas predominantemente siliciosas

M0 = 4 x qc; para qc<10 MPa;

M0 = (2 x qc) + 20; para 10

M0 = 120 MPa; para qc < 50 MPa;