Le concept de pauvreté en débat

Como o rejeito de minério de ferro tem uma fração predominantemente granular vale revisar os diversos fatores que podem afetar a resposta de um solo granular quando submetido ao cisalhamento. O comportamento do solo arenoso vai depender do seu índice de vazios, das condições de drenagem impostas, do tipo de solicitação e da velocidade com que é aplicada, do confinamento imposto pelo problema, do grau de saturação, do arranjo das partículas, da origem dentre outros. Tamanha a importância e complexidade desse assunto que o tema tornou-se constante nos mais diversos livros de mecânica dos solos, destacando Taylor (1948), Lambe & Whitman (1979), Holtz & Kovacs (1981), Terzaghi e Peck (1986).

2.5.1. Influência do índice de vazios

Com tamanha diversidade de fatores de influência na resposta de um solo granular, quando submetido ao cisalhamento, geraram também muitas pesquisas no decorrer dos anos. Mas um dos grandes responsáveis por significativa parte da teoria utilizada até hoje como forma de avaliação do comportamento do solo durante o cisalhamento foi Arthur Casagrande.

Em um de seus muitos artigos Casagrande (1975) faz um retrospecto de suas pesquisas realizadas com solos granulares no período 1935 a 1938 onde observou que o ângulo de atrito estava diretamente relacionado com o índice de vazios da amostra ensaiada, bem como a variação volumétrica da amostra no decorrer do cisalhamento. Nesta época, Casagrande propôs a inclusão do índice de vazios críticos, sendo esse índice o valor no qual não existe variação volumétrica da amostra à medida que ocorre a deformação do corpo de prova. Além disso, ele observou que essa tendência de convergência para um mesmo valor de índice de vazios independia do seu estado de compacidade, quando submetidas a uma mesma tensão confinante, conforme apresentado na Figura 2.10. É importante notar também, na mesma Figura 2.10, que o solo no estado denso tende a aumentar o seu índice de vazios, ao passo que no estado fofo ele tende a diminuir o seu índice de vazios à medida que a amostra é cisalhada. Por esse motivo, em uma situação de condições não drenadas, quando o solo tende a reduzir de volume existe acréscimo de poropressão ao passo que se ele tende aumentar o volume, existe redução da poropressão, conforme observado por Castro (1969).

É importante ressaltar que solos que tendem a aumentar de volume devido ao cisalhamento, não são susceptíveis a liquefação porque sua resistência não drenada é maior que a resistência drenada (Poulos et al., 1985). Isso ocorre devido à poropressão negativa que surge, devido à sucção proveniente da dilatação.

Uma outra importante observação foi feita por Vaid & Sivathayalan (1996). Eles constataram que à medida que o índice de vazios decresce, o comportamento de contração do solo se transforma gradativamente em dilatância, e uma areia que já sofria dilatância dilatava ainda mais com um novo decréscimo de índice de vazios. Este fato reafirma a importância do índice de vazios no comportamento da areia.

Figura 2.10 - Variação do índice de vazios x deslocamento (modificado - Palmeira, 2002).

O índice de vazios do solo é um dos fatores determinantes para a previsão do comportamento da areia ao cisalhamento. Contudo, sabe-se que o índice de vazios sozinho não irá comandar o comportamento de um solo granular. Casagrande (1975) propõe então o uso do índice de vazios crítico para a avaliação do potencial de liquefação, que possui comportamento conforme demonstrado na Figura 2.11, onde:

• Toda combinação de índice de vazios e tensão efetiva normal, para uma tensão total constante, que se localizar abaixo ou à esquerda da linha crítica “E”, representa o estado no qual a areia desenvolverá uma resposta de dilatância e segura contra a liquefação. • Todos os pontos à direita ou acima da linha crítica “E” representam combinações que

• Quanto maior a pressão efetiva confinante, maior a profundidade da areia saturada, menor o índice de vazios, ou em outras palavras, quanto mais densa for a areia, mais segura ela é contra a liquefação. Contudo, ao receber cargas muito elevadas, até mesmo uma areia mediamente densa pode estar susceptível à liquefação.

Figura 2.11 - Gráfico de índice de vazios em função da tensão normal, sendo “E” a linha do estado crítico (Casagrande, 1975).

2.5.2. Influência da Tensão de Confinamento

A tensão de confinamento influi de forma marcante no comportamento de um solo granular. Fixando os outros parâmetros e aumentando a tensão confinante, o solo granular passar de um comportamento de dilatância para um comportamento de contração. Isso ocorre porque o fenômeno da dilatância não é função apenas do índice de vazios da amostra, mas também do estado de tensões que está atuando sobre ela. Da mesma forma que a pressão confinante influencia na dilatância, ela também irá influenciar no índice de vazios crítico. Quanto maior a tensão confinante, menor será o índice de vazios crítico da amostra.

2.5.3. Influência da Velocidade e Tipo de Carregamento

De acordo com Espósito (2000), a ruptura por liquefação pode ocorrer devido a alteamentos muito rápidos, deposição muito rápida, carregamento sísmico, vibração devido a desmonte por fogo próximo a área de disposição, dentre outros. Poulos et al. (1985) observou que dependendo da magnitude e velocidade do carregamento a liquefação pode ocorrer até mesmo em grandes maciços de areia e siltes não saturados. Contudo, se ainda assim o valor médio da

drenada no estado de repouso (τd<Ssu) em todas as zonas através da superfície passível de

ruptura, então a liquefação não será possível (Espósito & Assis 2002).

2.5.4. Influência da Condição de Drenagem

Figueroa et al. (1994) aponta como um dos principais fatores que afetam o potencial de liquefação de um depósito de solo a condição de drenagem a que ele está sujeito. Sabe-se que quanto pior a condição de drenagem do material, maior será a probabilidade do mesmo romper em condições não drenadas, que é um requisito básico para liquefação de um solo granular fofo. Além disso, Poulos et al. (1985) menciona que um maciço que suporta uma certa força cisalhante quando em condições drenadas, pode não suportá-la quando esta é aplicada de forma não drenada no maciço.

2.5.5. Influência do Grau de Saturação

O grau de saturação do maciço isoladamente não influi tanto no potencial de liquefação. Este fator é extremamente dependente da magnitude e da velocidade de aplicação da força que desencadeia o processo de liquefação. De nada adianta a existência de um maciço saturado se o carregamento for lento o suficiente ao ponto que se permita a drenagem e, por conseqüência, a dissipação de poropressões. Entretanto, não restam dúvidas de que um maciço composto por solo granular fofo e saturado é muito mais susceptível à liquefação do que o mesmo maciço em condições secas.