Estudo microestrutural do comportamento hidromecânico do solo de Brasília-DF

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014.Nas últimas décadas houve uma evolução da análise da estrutura do solo, além disso, houve um aperfeiçoamento da avaliação e dos aspectos de determinação dessa estrutura e como ela se relaciona com o comportamento hidráulico e mecânico do solo. Devido à necessidade de compreensão do comportamento do solo tropical sobre diversas estruturas (natural, compactada e lama) o estudo desenvolvido foi realizado por meio dos ensaios de Porosimetria por Intrusão de Mercúrio (MIP), permitindo assim as análises da característica da estrutura desses solos. O principal objetivo desta pesquisa é avaliar como estas diversas estruturas são afetadas por solicitações externas e como a variação no tamanho destes diferentes poros afeta o comportamento hidromecânico do solo na condição saturada e não saturada. O estudo consiste em: ensaios de caracterização física e compactação, preparação das amostras, ensaios mecânicos (adensamento), ensaios hidráulicos (curva de retenção). Após estes ensaios foram preparados os corpos de prova para a realização de ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, com o intuito de avaliar a estrutura do solo. Observou-se nos resultados de compressão que mesmo as amostras tendo estruturas iniciais diferentes, estas tendem a convergir. Os resultados demonstraram que a estrutura tem um efeito maior sobre o comportamento do solo para os carregamentos iniciais e que, depois de atingir certo nível de carregamento as diferentes amostras tendem a ter comportamento mecânico semelhante. Também mostraram que tanto a curva de retenção, como a curva de distribuição do tamanho dos poros, têm o comportamento bimodal e que, independente da trajetória hidromecânica utilizada, a microestrutura de todas as amostras analisadas permaneceu praticamente inalteradas. Além disso, com o aumento do carregamento mecânico houve uma diminuição dos macroporos, sendo que a aplicação de sucção desacelerou a destruição da macroestrutura das amostras. O trabalho mostra ainda que a modelagem da curva de distribuição do tamanho dos poros e da curva de retenção utilizadas apresentaram resultados satisfatórios. Por fim, a partir das análises de distribuição do tamanho de poros realizadas nesta pesquisa, foi proposta uma curva de distribuição de poros efetiva. Esta proposta simplifica a compreensão da evolução da macroestrutura, inclusive sendo possível perceber com mais nitidez o efeito da sucção na desaceleração da destruição da estrutura.In the last decades there was an evolution in the analysis of the soil structure, most importantly, there was an improvement in the evaluation and in the ways of determinaning the mentioned structure and how it relates to the hydromechanical behaviour of soils. Due to the necessity of understanding the behaviour of tropical soils under different structures (natural, compacted and slurry) this study was developed by means of the Mercury Intrusion Porosimetry (MIP), enabling the analysis of the structural characteristics of these soils. The main objective of this thesis is to evaluate how the different strucutres are affected by external loading and how the changes in the pore sizes influences the hydromechanical behaviour of the soil in both, saturated and unsaturated conditions. This study consists of: physical characterisation and compaction tests, samples preparation, consolidation tests, and water retention curve tests. After that, soil specimens were prepared for the Mercury Intrusion Porosimetry test, in order to analyse the soil structure. Consolidation test results showed that even though the specimens have different initial structures, they all tend to converge. The results indicated that the structure has more effect over the soil behaviour in the initial load and after a certain level of loading the different specimens are likely to mechanically behave similarly. Furthermore, the results showed that both the water retention curve and the pore size destribution curve are bimodal curves. Regardless the hydromechanical path used, the microstructure of all specimens analysed remained virtually unchanged. Moreover, as the loading increased there was a reduction of the macropores, and the suction slowed the macrostructure evolution. This study also shows that the modelling of the pore size distribution curve and the water retention curve chosen were appropriate. From the pore size distribution analysis an effective pore size distribution curve was proposed based on the wellknown particle size distribution curve. This proposal simplifies the understanding of the macrostructure evolution, also helping in the visualization of the suction effect on the slowing down of the structure evolution