Conclusion

Os ensaios realizados na célula de Rowe foram de carácter experimental, com o objetivo de se obter a configuração ideal para a realização do ensaio de consolidação. Na Tabela 7, encontram- se descritos os ensaios realizados para a implementação da célula.

Tabela 7 – Ensaios de implementação realizados na célula de Rowe

Provete Designação do ensaio ω (%) Patamares de carga (kPa) B

1 CR1 15 30 → 240 -

2 CR2 15 30 → 60 → 120 →240 0,51

3 CR3 15 - 0,68

4 CR4 15 30 → 240 0,88

5 CR5 15 30 → 240 0,82

Relativamente, ao ensaio CR1, depois de reconstituído o provete no interior da célula, colocou- se o disco poroso de bronze sobre este e seguidamente a placa rígida. Dois sensores de pressão foram instalados nos dois pontos de medição de pressão intersticial existentes na base da célula (Figura 31b). Esta configuração de ensaio (Figura 31a) corresponde àquela que mais se aproxima com o ensaio edométrico, segundo Head (1998). Neste ensaio, apenas foi realizada a fase de consolidação, ou seja, não se realizou a saturação do provete. O ensaio foi realizado sem saturação para demostrar a grande importância da mesma.

a) b)

Figura 31 – Configuração do ensaio de consolidação CR1 realizado com recurso à célula de Rowe

Quanto ao ensaio CR2, este foi dividido em 3 fases, a fase da saturação, o carregamento não drenado e por fim a consolidação (i.e., carregamento drenado). Como tal, alterou-se a configuração da célula do seguinte modo:

a) Trocou-se um dos sensores de pressão da base para o topo da célula (Figura 32b); b) Instalou-se um circuito de água ligado à base e ao topo da célula (Figura 32a).

Antes da realização do ensaio tiveram-se os seguintes cuidados:

a) Eliminaram-se todas as bolhas de ar presentes nos circuitos hidráulicos; b) Abriram-se as purgas dos sensores de pressão até se expulsar todo o ar;

c) Depois de instalado o provete, o disco poroso flexível e a placa rígida, encheu-se o interior da célula com água, até à placa rígida ficar totalmente submersa.

A fase da saturação, foi conseguida por contrapressão, aplicando-se por etapas incrementos de pressão de água no interior do provete e de tensão vertical na membrana, forçando-se a circulação de água no seu interior. As etapas de carregamento realizadas apresentam-se na Tabela 8.

Tabela 8 – Etapas de carregamento efetuadas na fase de saturação dos provetes

Patamar Tensão na membrana (kPa) Pressão intersticial (kPa) 1 30 0 2 60 30 3 90 60 4 120 90 5 150 120 6 180 150 7 210 180

Uma décalage de 30 kPa entre a tensão na membrana e a pressão intersticial aplicada, foi realizada para simular o primeiro patamar de carga (não se impediu a expansão do provete durante a fase de saturação). Assim melhorou-se a conformidade com o ensaio edométrico.

Após esta fase, realizou-se um carregamento não drenado, aplicando-se uma tensão na membrana de 30 kPa. Com este carregamento, foi possível realizar a verificação da saturação

do provete através da medição do parâmetro B de Skempton, parâmetro esse que é semelhante ao grau de saturação para valores superiores a 90%. Para a determinação desse parâmetro recorreu-se à expressão 33.

B = ∆𝑢

∆𝜎_v (33)

Em que:

∆𝑢, representa a variação da pressão intersticial resultante de uma variação de tensão vertical ∆𝜎_v.

Com a realização deste carregamento obteve-se um parâmetro de Skempton B de 0,51. Por fim, realizou-se a consolidação do provete de acordo com os patamares de carga descritos na Tabela 7.

a) b)

Figura 32 – Configuração do ensaio CR2, durante a fase da saturação do provete

O objetivo do ensaio CR3 foi a obtenção de um parâmetro de Skempton superior a 0,90, por forma a garantir-se a saturação do provete antes de este ser consolidado. Neste ensaio não foram efetuadas alterações na configuração descrita no ensaio CR2. No entanto, teve-se o cuidado de retirar o parafuso existente no centro da placa rígida.

Realizou-se a saturação do provete, de acordo com os patamares descritos na Tabela 8, e de seguida o carregamento não drenado, obtendo-se um parâmetro B de Skempton de 0,68. Como mais uma vez, este parâmetro esteve longe dos 90%, não se procedeu à fase da consolidação.

Com o mesmo objetivo do ensaio descrito anteriormente, realizou-se o ensaio CR4.

Neste ensaio a configuração manteve-se inalterada, mas outros cuidados foram considerados, tais como:

a) Substituição do manómetro regulador de pressão da membrana por um sensor de pressão;

b) Devido à dificuldade de colocar adequadamente a membrana no interior da célula reduziu-se a espessura do provete de 50 mm para 40 mm;

c) Com recurso a um sistema de vácuo recuou-se totalmente a membrana, inclinou-se a célula e abriram-se as torneiras de injeção de água no interior da célula. Com isto, conseguiu-se retirar todo ar existente entre a membrana e o provete (Figura 33).

Com estas alterações, conseguiu-se um parâmetro B de Skempton de 0,88, que pareceu o valor aceitável para a realização do ensaio de consolidação.

Na fase de consolidação deste provete constatou-se que a pressão lida pelo sensor do topo ainda não seria desejada, pois esta deveria descer instantaneamente até ao valor obtido no final do processo de saturação, ou seja, 180 kPa. Tal não foi verificado possivelmente devido ao fato de a membrana ter impedido o acesso ao sensor de pressão, e deste modo não foram realizadas as leituras de pressão corretamente.

Figura 33 – Sistema de vácuo utilizado para recolher totalmente a membrana

Quanto ao ensaio CR5, efetuou-se apenas uma alteração na configuração do sistema de ensaio, que passou pela alteração da posição do sensor de pressão do topo, para permitir a leitura correta da pressão no topo do provete durante a fase de consolidação. Com esta alteração chegou-se à

configuração que permite a correta realização de ensaios de consolidação com recurso à célula de Rowe, no LEST-UMinho, representada nas Figura 34a e 34b.

a) b)

Figura 34 – Configuração do ensaio CR5, durante a fase da saturação do provete (Configuração final)

3.5 Ensaio de corte direto

Com o objetivo de dar resposta ao problema identificado por Pereira (2015), realizaram-se ensaios de consolidação, na caixa de corte do LEST, por forma a resolver esta questão.

3.5.1 Preparação e reconstituição dos provetes

Tal como no ensaio edométrico e na célula de Rowe, determinou-se inicialmente a massa de solo e de água a utilizar recorrendo-se às equações 31 e 32. Neste caso, assim como no ensaio edométrico, utilizou-se o molde Proctor pequeno, mas desta vez impondo-se uma altura de 40 mm, pois o anel da caixa de corte possui uma altura de 29,97 mm, tendo-se obtido um volume de 324,93 cm3.

Na Tabela 9, encontram-se as quantidades de solo e água utilizados na preparação da mistura.

Tabela 9 – Quantidades utilizadas na preparação das misturas da caixa de corte direto.

Ws (g) Ww (g) WT (g) 587,70 88,15 675,85

Relativamente à preparação da mistura e à reconstituição dos provetes procedeu-se da forma referida no ponto 3.3.2.

3.5.2 Tipos de ensaios realizados

Na tabela 10, encontram-se os ensaios de consolidação realizados na caixa de corte do LEST.

Tabela 10 – Ensaios de consolidação realizados na caixa de corte direto

Provete Designação do

Ensaio

Patamares de carga

(kPa) Parâmetro em estudo

1 CC1 30 → 240 Melhoramento do

processo de consolidação

2 CC2 30 → 240

Relativamente ao ensaio CC1, foi realizado de acordo com os procedimentos utilizados por Pereira (2015). Por forma a melhorar o processo de consolidação, no ensaio CC2, colocou-se uma pedra porosa entre o provete e a peça de topo da caixa de corte.

3.5.3 Procedimentos de ensaio

Para a realização dos ensaios de consolidação na caixa de corte procedeu-se do seguinte modo: a) Transferiu-se provete do anel para a caixa (Figura 35a);

b) Travou-se e colocou-se a carga referente ao primeiro patamar na caixa de corte (Figura 35b);

c) Iniciou-se a gravação de dados através de um programa de aquisição automática; d) Destravou-se o braço e encheu-se a totalmente caixa com água (Figura 35c); e) Por cada mudança de patamar de carga aguardou-se por um período de 24 horas.

a) b) c)

APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS

4.1 Ensaio edométrico

4.1.1 Características iniciais dos provetes

Na Tabela 11,encontram-se as características iniciais de cada um dos provetes reconstituídos antes de serem sujeitos ao ensaio edométrico.

Tabela 11 – Características iniciais dos provetes utilizados para a realização de ensaios edométricos Designação do Ensaio Parâmetro em estudo Patamares de carga (kPa) ω (%) ρ (Mg/m3₎ e0 S E1 Incremento de carga 29,60 → 238,68 15,10 2,04 0,450 0,86 E2 15,06 2,05 0,443 0,87 E3 29,60 → 59,20 → 118,33 → 238,68 14,73 2,03 0,449 0,84 E4 14,93 2,05 0,440 0,87 E5 Grau de saturação 29,60 → 238,68 0,63 1,79 0,445 0,04 E6 0,81 1,81 0,431 0,05 E7 Condições de drenagem 29,60 → 238,68 14,44 2,07 0,419 0,89 E8 15,02 2,07 0,417 0,92

Pela análise da Tabela 11,pode-se observar que as condições iniciais de todos os provetes em termos de teor em água, massa volúmica, índice de vazios inicial e grau de saturação inicial, são idênticas, à exceção dos provetes utilizados nos ensaios E5 e E6, pois pretendia-se que estes estivessem completamente secos.