Caracterização física e mecânica de solo residual de gnaisse por meio de ensaios de campo e laboratório - Santo Amaro da Imperatriz, Santa Catarina

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015O presente trabalho apresenta uma caracterização geotécnica de umperfil de solo residual de gnaisse da cidade de Santo Amaro da Imperatriz -Santa Catarina/Brasil, através da análise dos resultados de ensaios de campo,laboratoriais e de microscopia eletrônica. O entendimento do comportamentogeomêcanico deste tipo de solo, é feito a partir das análises e interpretações dosresultados de ensaios de campo e dos resultados de laboratório feitos emamostras coletadas em diferentes profundidades.Com este fim, foi executada uma campanha de investigação de subsolocom ensaios SPT (Standart Penetretion Test), CPT (Cone Penetration Test),DMT (Dilatometer Test) e SDMT (Dilatometer Seismic). Para a realização dosensaios de laboratório foram coletadas amostras em um talude e em um poço deinspeção, executado para esta pesquisa. Foram realizados ensaios decaracterização física, ensaios de adensamento, permeabilidade, cisalhamentodireto, compressão diametral e ensaios triaxiais CID e CIU, além de uma análisemineralógica com a utilização de difração de raios-X e microscopia eletrônicade varredura.O perfil de solo residual de gnaisse foi classificado como um siltearenoso.Os ensaios de compressibilidade deixaram evidente a presença decimentação e de mudança na rigidez ao longo da profundidade. A compressãodiametral possibilitou a verificação do nível de cimentação das partículas. Osensaios de cisalhamento direto mostram a influência das condições deinundação sobre os parâmetros de resistência do material. Os ensaios triaxiaisrefletem a importância da microestrutura de solos estruturados nocomportamento geomecânico em condições drenadas e não drenadas. Asdifratometrias de raios-X indicaram a presença dos minerais como Quartzo,Caulinita e Haloisita. Os resultados mostram que o processo de intemperizaçãofísica e química têm diferentes graus de atuação ao longo da profundidaderefletindo em variação dos índices físicos ao longo da profundidade.Os ensaios de campo permitiram a definição do perfil geotécnico do soloe estimativa das propriedades geotécnicas através de relações consagradas. Foirealizada a comparação dos resultados de campo com os resultados delaboratório. Ficou comprovado que em solos residuais de gnaisse algumascorrelações dos ensaios de campo superestimam o ângulo de atrito quandocomparados com modelos de solos poucos coesivos E que algumas equaçõesdesenvolvidas para o ensaio Dilatômetro de Marchetti não podem ser aplicadasnestes solos residuais.Os resultados da pesquisa permitiram um melhor entendimento docomportamento desse solo e sugerem novas correlações entre os ensaios decampo para avaliação dos parâmetros geotécnicos de solos residuais siltearenosos de gnaisse do município de Santo Amaro da Imperatriz/SC. Abstract : This paper presents a geotechnical characterization of a gneissic residualsoil profile from the city of Santo Amaro da Imperatriz - Santa Catarinastate/South Brazil. The interpretation involed in situ and laboratory tests resultsand electron microscopy. The understanding of the geomechanical behavior ofthis type of soil, has been developed from the analysis and interpretation of soilsfrom field and laboratory tests.To achieve this, a drilling campaign of SPT (Standard PenetrationTest), CPT (Cone Penetration Test), DMT (dilatometer Test) and SDMT(Seismic dilatometer) were performed. To carry on the laboratory tests,undisturbed block samples were collected on a slope and at diferent depths of awell, both adjacent to each other. Physical and mechanical characterization testswere performed, such as, consolidation, permeability, direct shear, diametricalcompression (brazilian test), triaxial CID and CIU, and mineralogical analysisby using X-ray diffraction and scanning electron microscopy.The residual gneissic soil profile was classified as a Sandy-silt.Compressibility tests have left evident the presence of cement and change instiffness along the depth. The diametrical compression tests enabled to checkthe degree of cementation among particles. The direct shear tests showed theinfluence of submersion conditions on the material strength parameters. By itsturn, triaxial compression tests reflected the importance of soil microstructure ingeomechanical behavior under drained and undrained conditions. Thediffraction X- ray indicated the presence of minerals, such as, quartz, kaoliniteand halloysite. The results show that the physical and chemical weatheringprocess have different degrees of activity throughout the depth, reflecting invariation of physical index along the well.Boreholes have enabled the definition of soil stratigraphy andestimation of geotechnical properties through typical relations. Comparisonbetween in situ and laboratory test results showed that correlations tend tooverestimate fricton angles, when compared to models for cohesionlessmaterials. Some equations developed for Marchetti dilatometer test can not beapplied for these type of soils.The results obtained in this research allowed an improvedunderstanding and suggest new correlations between in situ tests to assess thegeotechnical properties of of gneissic Sandy-silt residual soils