Mechanical behaviour of naturally residual cemented soil

Esta tese apresenta um estudo experimental e teórico de um solo residual jovem de gnaisse estruturado, coletado na cidade do Rio de Janeiro, Brasil. Foram realizados ensaios triaxiais seguindo diferentes trajetórias de tensão, de compressão e extensão, tais como: carregamento axial, descarregamento lateral, descarregamento axial e carregamento lateral. Foram realizados, também, ensaios edométricos de adensamento com o solo no estado natural e remoldado, com o objetivo de verificar se o modelo proposto por LEROUEIL & VAUGHAN (1990) para solo estruturado é aplicado. Os resultados triaxiais apresentaram características típicas de um solo estruturado, tais como, transição entre as curvas tensão-deformação com pico de resistência, seguido de amolecimento, para um comportamento dúctil e diminuição da rigidez do solo para tensão efetiva de confinamento elevada. Os resultados de compressão também mostraram tratar-se de um solo estruturado, com aplicação do modelo proposto por LEROUEIL & VAUGHAN (1990), no qual a cimentação permite que o solo, na compressão, suporte estados de tensão além do que o observado no solo desestruturado, no qual a ligação entre as partículas foi removida mecanicamente. Os modelos matemáticos desenvolvidos para os solos sedimentares não levam em consideração a influência da cimentação no seu comportamento mecânico. No estudo teórico proposto neste artigo foi utilizado o modelo matemático Cam Clay Estruturado (LIU AND CARTER, 2002) para previsão dos resultados obtidos. O modelo Cam Clay Estruturado introduz no modelo Cam Clay Modificado três novos parâmetros que descrevem o efeito da cimentação no comportamento mecânico de solos estruturados. A comparação entre os resultados experimentais obtidos nos ensaios de compressão e os do modelo mostrou-se satisfatória.This thesis presents an experimental and theoretical study of a structured young residual soil of gneiss collected in the city of Rio de Janeiro, Brazil. Triaxial tests were performed following different compression and extension stress paths, such as: axial loading and unloading, lateral loading and unloading, as well as, oedometer tests with the soil in natural and remoulded states. Triaxial tests results showed typical characteristics of a structured soil: gradual change in the mechanical behavior from brittle to ductile with increasing effective confining stress, as well as, smaller stiffness for higher effective confining stress. Results of the oedometer tests also showed that the natural soil is structured, as the model proposed by LEROUEIL & VAUGHAN (1990), in which cementations allows the soil, during confined compression, to achieve stress states beyond those observed in the compression curve of the soil under reconstituted conditions, without cementations between particles. Constitutive model developed for sedimentary soils do not consider the influence of cementation on the mechanical behavior. Therefore, in the theoretical part of this thesis, the Structured Cam Clay mathematical model proposed by LIU & CARTER (2002) was used to fit the experimental results. This constitutive model adds to the Modified Cam Clay model four new parameters to consider the cementation effect in the mechanical behavior of structured soils. Comparisons between the experimental and model results were satisfactory