Estudo do comportamento geotécnico do depósito de argila mole da grande Porto Alegre

Abstract

O comportamento geotécnico de um depósito de argilas é estudado nesta pesquisa, a partir de um extenso programa de ensaios de campo e de laboratório. Os estudos são concentrados em um campo experimental localizado na CEASA, na cidade de Porto Alegre. Outros locais foram também investigados, na área do Aeroporto Internacional Salgado Filho e na Estrada Tabaí-Canoas, com o objetivo de testar as metodologias e correlações estabelecidas a partir dos resultados obtidos na CEASA. Esta abordagem permitiu definir propriedades gerais de comportamento do depósito de argilas moles, válidas para toda a região da Grande Porto Alegre. A pesquisa envolveu uma extensa campanha de ensaios in situ, na qual foram realizados ensaios de cone elétrico, piezocone com medidas de poro-pressão em diversas posições, pressiômetro e palheta. Em todos os casos, o trabalho realizado envolveu a construção elou a manutenção dos equipamentos, operacionalização e interpretação dos resultados. Os primeiros ensaios pressiométricos realizados na região Sul do Brasil são apresentados nesta tese, utilizando um aparelho tipo Ménard, colocado em funcionamento nos estágios iniciais da pesquisa. A primeira série de ensaios de cone elétrico e piezocone é também relatada nesta tese, cujo programa experimental incluiu o desenvolvimento do sistema de cravação, aquisição de dados e saturação do sistema de medição, além da manutenção dos sensores elétricos dos cones. Em paralelo aos ensaios in situ, descrevem-se os resultados de ensaios de laboratório obtidos através de amostras deformadas, para a caracterização do material, e amostras indeformadas, obtidas com amostradores tipo "Shelby", para determinação de propriedades de comportamento do solo. Também são apresentados os procedimentos adotados durante a amostragem com tubos de pistão estacionário de diâmetro de 125 mm (5"). Os resultados de XXX ensaios de adensamento e triaxiais, dos tipos não-adensado não-drenado (UU) e adensado isotropicamente não-drenado (CIU), são interpretados. Nos ensaios triaxiais utilizam-se medições internas de força e deformações, deformações estas que são medidas através de dispositivos, construídos durante a fase experimental do trabalho, empregando sensores de efeito Hall. A análise dos resultados dos ensaios de campo e laboratório possibilitou a previsão de propriedades fundamentais de comportamento do solo, incluindo estimativas da resistência ao cisalhamento não-drenada, razão de pré-adensamento do depósito, módulos de deformabilidade das argilas e coeficientes de adensamento. Conclui-se que há, em geral, concordância entre as estimativas obtidas em campo e em laboratório. Os valores previstos através dos ensaios realizados nos três campos experimentais são da mesma ordem de magnitude, indicando que há relativa homogeneidade no depósito e que as correlações estabelecidas são válidas para toda a região em estudo. Ao final do trabalho são apresentadas conclusões sobre as características geológicas e geotécnicas do depósito. Também são listados os parâmetros geotécnicos de comportamento do solo, sugerindo-se seu uso como referência a projetos específicos de uso e ocupação em desenvolvimento na região.

The geotechnical behaviour of a soft clay deposit is discussed in this research on the basis of an extensive testing programme that comprises laboratory and in situ tests. The study reports data from the CEASA experimental testing site located in Porto Alegre. Two other sites have also been investigated, the Salgado Filho International Airport and the Tabai- Canoas Road, with the aim of verifying the applicatility of proposed methodologies and correlations developed at the CEASA site. Geotechnical properties for the whole site have been established which can be used for the Porto Alegre Metropolitan area. Electrical cone test, piezocone with pore pressure measurements at severa1 locations along the shaft, pressuremeter tests and vane tests are reported in this reserch. Construction andlor maintenance of the equipment, testing procedures and interpretation of results are part of the activities carried out in the experimental work. The first series of pressuremeter tests performed in the southern region of Brazil are presented in this thesis, in which a Ménard pressuremeter was used. The first series of cone and piezocone tests are also reported; developments on the hidraulic driving system, data acquisition system and saturation chamber were required to update the equipment, as well as maintenance on the electrical sensor of the cone. In parellel to the in situ testing programrne, series of laboratory tests were carried out on disturbed and undisturbed sarnples. The first allowed a characterisation of the soil to be made, the fonner was used to predict soil properties of the site. Undisturbed sampling was obtained from Shelby 125 rnrn (5") tubes. Consolidation and triaxial tests, unconsolidated undrained UU and isotropically consolidated undrained CIU, were performed with the undisturbed samples. Interna1 measurements of loads and strains were recorded when using the triaxial apparatus. Displacements were measured using Hall effect sensors constructed at early stages of the experimental testing programme. Soil properties were predicted from the interpretation of testing data from both laboratory and in situ tests. The undrained shear strength, the overconsolidation ratio, deformability parameters and the coefficient of consolidation were estimated. A good agreement is generally observed between properties assessed from laboratory and in situ testing data. Values of measured properties were similar for the three tested areas which indicates that the site is reasonably homogeneous and that the correlations established here are applied to the whole area around the city of Porto Alegre. Conclusions related to the geological and geotechnical characteristics of the area are given at the end of this thesis. Soil properties are listed and a suggestion is made reporting values that should be adopted as reference for geotechnical design problems in this deposit.