ANÁLISE DO TIPO DE COMPORTAMENTO DO SOLO DO
DEPÓSITO DE SARAPUÍ II ATRAVÉS DE ENSAIOS DE
PIEZOCONE COM ÊNFASE NA CAMADA DO PLEISTOCENO
Paula Fontes Nejaim
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientadores: Graziella Maria Faquim Jannuzzi
Fernando Artur Brasil Danziger
Rio de Janeiro
Março de 2015
ANÁLISE DO TIPO DE COMPORTAMENTO DO SOLO DO DEPÓSITO DE
SARAPUÍ II ATRAVÉS DE ENSAIOS DE PIEZOCONE COM ÊNFASE NA
CAMADA DO PLEISTOCENO
Paula Fontes Nejaim
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por:
Prof. Fernando Artur Brasil Danziger, D.Sc.
Drª. Graziella Maria Faquim Jannuzzi, D.Sc.
Prof. Marcos Barreto de Mendonça, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
MARÇO de 2015
iii
Nejaim, Paula Fontes
Análise do tipo de comportamento do solo do
depósito de Sarapuí II através de ensaios de Piezocone
com ênfase na camada do Pleistoceno / Paula Fontes
Nejaim - Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica,
2015.
VI, 94 p.: il.; 29,7 cm.
Orientadores: Graziella Maria Faquim Jannuzzi e
Fernando Artur Brasil Danziger
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/
Curso de Engenharia Civil, 2015.
Referencias Bibliográficas: p. 83-94.
1. Piezocone 2. Tipo de comportamento do solo. 3.
Sarapuí. 4. Pleistoceno. I. Jannuzzi, Graziella Maria
Faquim. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro,
Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Análise do tipo de comportamento do solo do depósito de
Sarapuí II através de ensaios de Piezocone com ênfase na
camada do Pleistoceno
iv
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
ANÁLISE DO TIPO DE COMPORTAMENTO DO SOLO DO DEPÓSITO DE
SARAPUÍ II ATRAVÉS DE ENSAIOS DE PIEZOCONE COM ÊNFASE NA
CAMADA DO PLEISTOCENO
Paula Fontes Nejaim
Março/2015
Orientadores: Graziella Maria Faquim Jannuzzi
Fernando Artur Brasil Danziger
Curso: Engenharia Civil
RESUMO
Uma aplicação importante do ensaio de piezocone tem sido a determinação da
estratigrafia e a identificação do tipo de comportamento do solo. Um dos métodos mais
comuns de classificação do solo com base nos resultados do ensaio é o ábaco sugerido
por Robertson et al. (1986) baseado na resistência de ponta, qc, na relação de atrito, FR,
e no parâmetro de poro-pressão, Bq. Atualizações e novas propostas de ábacos foram
desenvolvidas com dados normalizados e têm sido exaustivamente utilizadas. Nesse
sentido, a presente pesquisa utiliza ensaios de piezocone realizados no campo
experimental de Sarapuí II para avalia-lo. Ênfase é dada à camada de sedimentação do
Pleistoceno.
Palavras-chave: Ensaio de piezocone, Tipo de comportamento do solo, Campo
experimental de Sarapuí II
v
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Engineer.
SOIL BEHAVIOUR TYPE ANALYSIS OF THE SARAPUÍ II TEST SITE USING
THE PIEZOCONE PENETRATION TEST, WITH EMPHASIS ON THE
PLEISTOCENE LAYER
Paula Fontes Nejaim
March/2015
Advisors: Graziella Maria Faquim Jannuzzi
Fernando Artur Brasil Danziger
Course: Civil Engineering
ABSTRACT
One of the major applications of the piezocone test has been the determination of soil
stratigraphy and the identification of soil behaviour type. One of the more common
CPT-based methods to estimate soil type is the chart suggested by Robertson et al.
(1986) based on cone resistance, qc, friction ratio, FR, and the pore pressure parameter,
Bq. Updates and newer charts were developed based on normalized parameters and have
been extensively used. The presente research uses piezocone dada from Sarapuí II test
site to evaluate the soil behaviour type. Emphasis is given to the Pleistocene layer.
Key-words: Cone penetration test, Soil behaviour type, Sarapuí II test site
vi
Sumário
1. Introdução.................................................................................................................. 1
1.1. Generalidades ..................................................................................................... 1
1.2. Objetivos ............................................................................................................ 2
1.3. Motivação do trabalho ....................................................................................... 2
1.4. Organização do Trabalho ................................................................................... 2
2. Revisão Bibliográfica ................................................................................................ 3
2.1. Histórico do Ensaio de Piezocone e sua Aplicação na Classificação dos Solos 3
2.1.1. Breve Histórico do Piezocone ........................................................................ 3
2.1.2. Propostas de Classificação dos Solos através do Ensaio de CPTu ................ 6
2.2. Proposta de Classificação dos Solos de Robertson et al. (1986) e Robertson
(1990) 17
2.2.1. Classificação dos Solos Não-Normalizada .................................................. 17
2.2.2. Classificação dos Solos Normalizada .......................................................... 19
2.2.3. Atualizações Recentes das Propostas ........................................................... 24
2.3. Proposta de Classificação dos Solos de Schneider et al. (2008) ...................... 28
2.4. Descrição do Software CPeT-IT ...................................................................... 32
3. Área Estudada ......................................................................................................... 37
3.1. O campo experimental de Sarapuí ................................................................... 37
3.2. Ensaios utilizados na presente pesquisa ........................................................... 43
4. Apresentação e Análise dos Resultados dos Ensaios de Piezocone ........................ 47
4.1. Metodologia ..................................................................................................... 47
4.2. Apresentação dos Resultados ........................................................................... 51
4.3. Análise dos Resultados .................................................................................... 64
5. Conclusões e Sugestões para Pesquisas Futuras ..................................................... 79
5.1. Conclusões ....................................................................................................... 79
5.2. Sugestões para Pesquisas Futuras .................................................................... 81
6. Referências Bibliográficas ...................................................................................... 83
1
1. Introdução
1.1. Generalidades
Segundo Robertson (2010), o ensaio de cone elétrico (CPT) vem sendo utilizado
por mais de 40 anos. O CPT tem grandes vantagens em relação a métodos tradicionais
de investigação de campo, uma vez que é rápido, econômico e tem alta repetibilidade.
Além disso, o ensaio proporciona um perfil contínuo dos resultados e possui forte base
teórica. Essas vantagens proporcionaram um aumento estável do uso e aplicação do
CPT em diversos lugares ao redor do mundo.
Uma das aplicações mais importantes do ensaio de piezocone tem sido a
determinação da estratigrafia e a identificação do tipo de comportamento do solo.
Normalmente isso tem sido alcançado utilizando ábacos que ligam os parâmetros do
ensaio ao tipo de solo. Os primeiros ábacos utilizando a resistência de ponta, qc, e a
relação de atrito FR (onde FR(%)=fs/qc) foram propostos por Sanglerat et al. (1974)
Schmertmann (1978) e Douglas e Olsen (1981), mas o ábaco proposto por Robertson et
al. (1986) se tornou muito popular.
É importante salientar que os ábacos baseados em ensaios de CPT preveem o
tipo de comportamento dos solos, uma vez que o cone responde ao seu comportamento
mecânico in situ e não diretamente à classificação granulométrica e de plasticidade. Os
Limites de Attemberg e a classificação por granulometria são determinadas em função
de amostras e ensaios de laboratório. Felizmente, o critério de classificação dos solos
tradicional normalmente tem boa correlação com o seu comportamento in situ (e.g.
Molle, 2005). Adicionalmente, engenheiros geotécnicos estão frequentemente mais
2
interessados no comportamento do solo in situ do que na sua classificação tradicional
por granulometria e plasticidade, embora ambas as informações sejam úteis.
1.2. Objetivos
A presente pesquisa tem como objetivo verificar o comportamento do depósito
de solo mole de Sarapuí II através de ensaios de piezocone e utilizando o software de
interpretação CPeT-IT. O estudo contemplará as propostas de Robertson (1986, 1990),
Schneider et al. (2008) e dará ênfase à camada de silte argiloso do Pleistoceno, uma vez
que esta camada ainda não havia sido detalhadamente estudada.
1.3. Motivação do trabalho
Este trabalho teve como motivação aprofundar o estudo da camada do Pleistoceno
de Sarapuí II, uma vez que a camada do Holoceno já havia sido detalhadamente
estudada por Jannuzzi (2009, 2013) e a do Pleistoceno poucos estudos havia a respeito.
1.4. Organização do Trabalho
Segue-se a esta Introdução o capítulo 2, que se refere à Revisão Bibliográfica e
no qual é realizado um breve histórico do ensaio e de propostas de classificação dos
solos através do ensaio de piezocone, com ênfase nos métodos de Robertson et al.
(1986) Robertson (1990) e Schenider et al. (2008). Ainda no segundo capítulo, há uma
descrição do software de interpretação CPeT-IT, assim como das características
geotécnicas do depósito de Sarapuí II. O capítulo 3 descreve a metodologia, apresenta e
analisa os ensaios de CPTu, com ênfase na camada do Pleistoceno. No capítulo 4 são
feitas as conclusões e sugestões para pesquisas futuras. Em seguida encontram-se
listadas as referências bibliográficas.
3
2. Revisão Bibliográfica
2.1. Histórico do Ensaio de Piezocone e sua Aplicação na Classificação dos Solos
2.1.1. Breve Histórico do Piezocone
Segundo Velloso (1959), em Danziger (1990), os primeiros estudos relativos ao
ensaio de penetração estática, também denominado ensaio de cone holandês, ou
simplesmente ensaio de cone (CPT) foram, realizados por Terzaghi (1930) e, logo em
seguida, pelos especialistas do Laboratório de Mecânica dos Solos de Delf, na Holanda
(Barentsen, 1936, Laboratory of Soil Mechanics, Delft,1936, Boonstra, 1936).
Inicialmente dois equipamentos semelhantes foram produzidos: o primeiro com
a finalidade de se estabelecer um método de ensaio rápido e barato para a obtenção de
dados sobre a consistência de solos argilosos, para uso em projetos de estradas
(Barentsen, 1936); o segundo objetivava o estabelecimento de um ensaio para substituir
os métodos existentes de estimativa do comprimento de estacas (Laboratory of Soil
Mechanics, Delft, 1936).
Uma característica fundamental do ensaio é que desde o começo havia diferentes
objetivos quanto à sua utilização: o primeiro a obtenção de parâmetros geotécnicos; o
segundo, a correlação direta com o comportamento de estacas; um terceiro objetivo
incorporou-se aos dois primeiros, a partir, sobretudo, do trabalho clássico de Begemann
(1965), que é a classificação e estratigrafia dos solos, o qual será abordado no item
2.1.2.
Vários trabalhos relevantes ao aprimoramento da realização do ensaio de CPT
podem ser citados, tais como: Vermeiden (1948), Begemann (1953), Begemann (1963),
Begemann, (1965), De Ruiter (1971), “International Reference Test Procedure for Cone
4
Penetration Test, CPT”, da ISSMFE (1989), Norma brasileira NBR 12069 (ABNT,
1991), “Ensaio de Penetração de Cone In Situ (CPT)”,
Vale a pena contextualizar que o ensaio do cone holandês chegou ao Brasil em
meados da década de 50, justamente no período em que o Brasil passava por um marco
em sua história, uma vez que, no início dos anos 50, o país era governado por Getúlio
Vargas (que morreu em 1954), sendo seu sucessor Juscelino Kubitschek, que partilhava
de outra abordagem. Em 1956 JK instalou o Conselho Nacional de Desenvolvimento
(CND) e começou a delinear o Plano de Metas, que teve como slogan o famoso
“Cinquenta anos em cinco”, sendo assim, iniciou-se um ostensivo processo de
industrialização nacional, com construção de uma infraestrutura como rodovias,
hidroelétricas, aeroportos, etc. Neste contexto histórico com o país em pleno
desenvolvimento e a construção civil em alta, a Companhia de Estacas Franki (Velloso,
1959, 1988), uma multinacional de origem belga, trouxe o ensaio de cone holandês para
o Brasil. Posteriormente, outras organizações passaram também a empregar o ensaio,
principalmente para o projeto de estacas, motivando o desenvolvimento de métodos de
estimativa de capacidade de carga de estacas no Brasil (Aoki e Velloso, 1975, Velloso,
1981), que empregam este ensaio como referência nas proposições originais. Uma nota
digna de relevância é que na quase totalidade das correlações existentes entre os
resultados dos ensaios de cone (CPT) e das sondagens à percussão (SPT), são utilizadas
medidas obtidas com o cone mecânico, prática ainda empregada no Brasil. Vale a pena
ser ressaltado que a velocidade de cravação do cone, cujo padrão é hoje de 20 mm/s,
não era inicialmente consensual.
Lunne et al. (1997) dão crédito à informação de Broms e Flodin (1988) de que
os primeiros equipamentos de cone elétrico foram desenvolvidos na Alemanha durante
a II Guerra Mundial. Entretanto, a data de surgimento do cone elétrico no mundo não é
5
claramente estabelecida (Danziger, 1990). Posteriormente o equipamento foi
padronizado (ISSMFE, 1977), sendo esta padronização correspondente aos cones
empregados na Europa, que é semelhante ao americano, descrito na ASTM D 3441
(1979) (Schaap e Zuidberg, 1982). A referência internacional da ISSMFE (1989)
respeitou as dimensões anteriormente padronizadas.
Vale ser ressaltado que um dos desenvolvimentos mais notáveis na tecnologia do
CPT ocorreu nos anos 70, com a medição de poropressões geradas durante a penetração
de um piezômetro (Janbu e Senneset, 1974), ou de uma sonda no terreno (Torstensson,
1975, Wissa et al., 1975). No entanto, somente nos anos 80 os elementos de medida de
poro-pressão passaram a ser empregados nos cones elétricos (e.g. Baligh et al., 1981,
Campanella e Robertson, 1981, De Ruiter, 1981, Jones et al., 1981, Muromachi, 1981,
Tumay et al., 1981). Surge neste cenário um novo equipamento, que passou a ser
designado como piezocone, ou simplesmente CPTu (De Ruiter, 1982). Portanto, o
piezocone veio a unir as vantagens do ensaio de cone elétrico com todo o potencial da
sonda piezométrica, possibilitando uma análise mais profunda dos dados. Segundo
Danziger e Schnaid (2000), vale ser ressaltada a participação de Rocha Filho nos
primórdios do desenvolvimento do piezocone, através da elaboração de sua tese de
doutoramento no Imperial College (Rocha Filho, 1979).
6
2.1.2. Propostas de Classificação dos Solos através do Ensaio de CPTu
Neste item serão abordadas algumas das várias propostas para a classificação do
solo através do ensaio de CPTu. Ênfase maior será dada nas propostas utilizadas na
presente pesquisa, que serão abordadas nos itens 2.2 e 2.3.
Segundo Danziger e Schnaid (2000), que citam Smits (1982) e Campanella et al.
(1985) o ensaio de piezocone constitui-se uma das ferramentas mais eficientes na
determinação da estratigrafia do subsolo, e por esta razão tornou-se uma técnica
consagrada e reconhecida internacionalmente. A simples observação conjunta das
medidas de resistência, atrito lateral e excesso de poro-pressão gerado durante a
cravação permite identificar camadas de subsolo de qualquer consistência e espessura.
Segundo Danziger (1990), Begemann (1965) foi o primeiro autor a propor um
ábaco para a classificação dos solos com base na resistência de ponta (qc) e no atrito
lateral (fs), que, além da classificação, fornece a percentagem de material menor do que
16µ. Este ábaco (Figura II.1) foi proposto com o emprego do cone mecânico, partindo
de considerações teóricas e de numerosos ensaios realizados na Holanda, para solos
indeformados situados abaixo do nível de água. Recomenda-se a utilização deste gráfico
nos casos de depósitos que se encontram nas mesmas condições dos depósitos
holandeses.
7
Figura II 1 Ábaco de Begemann, 1965 (adaptado de Danziger, 1990)
Outra abordagem para a classificação do tipo de solo é a utilização da razão de
atrito FR em porcentagem, dada por fs/qc, conforme pode ser visto em Sanglerat (1972).
Outros autores modificaram a proposta inicial de Begemann (1965), podendo ser
citados como exemplos Schmertmann (1978) e Searle (1979), conforme Douglas e
Olsen (1981).
Sanglerat et al. (1974) propuseram o ábaco exposto na Figura II.2, a partir do
resultado de um penetrômetro de 80 mm de diâmetro, que relaciona a resistência de
ponta, em escala logarítmica, com a razão de atrito, em escala natural.
8
Figura II 2 - Ábaco proposto por Sanglerat et al. (1974) modificado de Fellenius e Eslami (2010)
Schmertmann (1978) apresentou uma proposta de classificação de solos,
incluída na Figura. II.3. O ábaco é baseado em dados obtidos a partir de ensaios de cone
mecânico na Florida, Estados Unidos, com a incorporação dos resultados de Begemann,
obtidos na Holanda, e a indicação de zonas para o mesmo tipo de solo.
Figura II 3 - Ábaco de Schmertmann (1978), modificado de Fellenius e Eslami, (2010)
9
Fellenius e Eslami (2010) comentam que tanto Sanglerat et al. (1974) quanto
Schmertmann (1978) apresentam a resistência de ponta plotada contra a razão de atrito,
o que passa a falsa impressão de que os valores são independentes, quando na realidade
não são, pois a razão de atito é o inverso da resistência de ponta multiplicado por uma
variável que varia de 1 a 7%. Segundo aqueles autores, uma vez que tanto a resistência
de ponta quanto a razão de atrito são parâmetros importantes para a classificação de
solos, traçar um gráfico com um parâmetro em função do outro pode causar distorção da
informação.
Douglas e Olsen (1981) foram os primeiros a propor um ábaco baseado em
ensaios com cone elétrico. Eles publicaram um ábaco (Figura II.4) relacionando
resistência de ponta, razão de atrito e o sistema de classificação USCS, além de indicar
tendências de índice de liquidez e coeficiente de empuxo no repouso, sensibilidade do
solo e areias meta estáveis.
Figura II 4 - Proposta de Douglas e Olsen (1981) (Danziger, 1990)
10
Com o aparecimento da sonda piezométrica, e posteriormente do piezocone,
surgiram várias propostas de classificação dos solos nas quais a poro-pressão gerada
substituía o atrito lateral (Danziger, 1990).
Segundo Danziger (1990), Jones et al. (1981) apresentaram uma proposta de
classificação dos solos (Fig. II.5) relacionando os valores normalizados de excesso de
poro-pressão, Δu, e da resistência de ponta, de acordo com as equações:
𝑃𝑜𝑟𝑜 − 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎: ∆𝑢
𝑢0=
𝑢−𝑢0
𝑢0 (II.1)
sendo:
u = poro-pressão gerada pela cravação
uo= poro-pressão hidrostática
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 =𝑞𝑐−𝜎𝑣𝑜
𝜎𝑣𝑜 (II.2)
sendo:
qc = resistência de ponta
σvo = tensão vertical inicial total
11
Figura II 5 - Proposta para classificação de solos (Jones et al. 1981) (Danziger, 1990)
Jones e Rust (1982) aprimoraram o ábaco da Figura II.5, introduzindo novas
faixas de divisões e utilizando valores de Δu e qc – σvo sem a normalização (Figura II.6).
Danziger (1990) diz causar estranheza a possibilidade de se ter poropressões
negativas em solos moles ou fofos, quando a experiência de diversos autores é de que
poropressões negativas só se desenvolvem em argilas rijas pré-adensadas e areias
compactas. Fellenius e Eslami (2010) comentam que certamente isso é resultado de um
desejo demasiado de se obter simetria no ábaco.
12
Figura II 6 - Proposta para classificação dos solos (Jones e Rust, 1982) (Danziger, 1990)
Senneset e Janbu (1984) publicaram um ábaco para classificação dos solos
(Figura II.8) com base na resistência de ponta corrigida qt e no parâmetro de poro-
pressão Bq, sendo qt e Bq dados por:
𝑞𝑡 = 𝑞𝑐 + 𝑢2 × (1 − 𝑎) (II.3)
𝐵𝑞 =∆𝑢
𝑞𝑡−𝜎𝑣0
=𝑢2−𝑢𝑜
𝑞𝑡−𝜎𝑣0
(II.4)
Sendo:
u2 = poro-pressão medida na base do cone
a = AN/AT (ver Figura II.7) = relação de áreas
Figura II 7 - Poro-pressão influenciando a medida da resistência de ponta (Danziger e Schneid, 2000)
13
Figura II 8 - Proposta de classificação dos solos (Senneset e Janbu, 1984) (Danziger, 1990)
Senneset et al. (1989) expandiram a proposta de Sennset e Janbu (1984) e
publicaram um novo ábaco (Figura II.9), incluindo dados com valores negativos de
excesso de poro-pressão e com resistência de ponta corrigida qt de até 16 MPa.
Figura II 9 - Ábaco de Senneset et al. (1989) adaptado de Fellenius e Eslami (2010)
Robertson et al. (1986) e Robertson (1990) publicaram suas propostas de
classificação dos solos utilizando dois ábacos complementares, os quais utilizam
parâmetros de resistência de ponta corrigida qt, parâmetro de poro-pressão Bq e relação
de atrito FS. Esses ábacos tornaram-se de largo emprego e serão utilizados na presente
pesquisa, de modo que o assunto será detalhado no próximo item.
14
Além das propostas de Robertson et al. (1986) e Robertson (1990), Schneider et
al. (2008) também elaboraram uma proposta de classificação dos solos que será
igualmente utilizada e comentada com detalhes neste trabalho, no item 2.3.
Lunne et al. (1997) citam Jefferies e Davies (1991) que propuseram um ábaco de
classificação dos solos modificado que incorpora o parâmetro de poro-pressão
diretamente na resistência de ponta corrigida, conforme mostra a Figura II 10. O ábaco
requer um conhecimento do excesso de poro-pressão Δu e, portanto, só pode ser usado
com dados de piezocone. Segundo os autores a acurácia pode ser um problema em
argilas moles sensíveis, onde Bq pode ser superior a 1,0.
Figura II 10- Ábaco de classificação dos solos de Jefferies e Davies (1991)
Eslami e Fellenius (1997) desenvolveram um método de comportamento de solo
quando investigaram o uso dos dados de penetração do cone em projetos de estacas.
Eles compilaram várias bases de dados de CPT associados com resultados de
perfuração, amostragem, ensaios de laboratório e de caracterização para o caso de 18
fontes de dados de 20 campos experimentais em 5 países. O banco de dados foi
separado em 5 principais categorias do tipo de solo (Figura II.11). Vale salientar que o
15
banco de dados utilizado não inclui os solos cimentados e argilas muito moles e, por
esta razão, não estão incluídos no ábaco.
O ábaco proposto leva em consideração a resistência de ponta efetiva qe e o
atrito lateral fs, conforme a Figura II.11, sendo:
𝑞𝑒 = 𝑞𝑡 − 𝑢2 (II.5)
Zona Tipo de solo
1 Argila ou silte sensível e colapsível
2 Argila ou silte
3 Argila siltosa ou silte argiloso
4 Silte arenoso ou areia siltosa
5 Areia ou areia com pedregulho
Figura II 11 - Proposta de Eslami e Fellenius (1997), adaptado de Fellenius e Eslami (2010)
Robertson (2009) comenta que a resistência de ponta efetiva qe pode ser pouco
acurada em solos finos e moles, pois qt é baixo e o excesso de poro-pressão é elevado,
de modo que, qt e u2 têm a mesma magnitude e um pequeno erro na medida da poro-
pressão, pela perda da saturação do elemento poroso, por exemplo, gera um erro na
resistência de ponta corrigida e na própria medida de u2, maximizando o de qe.
16
Existem ainda várias outras propostas de classificação dos solos baseadas em
dados de ensaios de CPT as quais não serão expostas no presente trabalho. No entanto, a
Tabela II.1, adaptada de Liao (2005), apresenta de forma resumida os ábacos de
classificação dos solos encontrados na literatura:
Tabela II 1 - Ábacos de classificação dos solos encontrados na literatura (adapatado de Liao, 2005)
Em sequência, nos itens 2.2 e 2.3, serão verificadas as propostas de Robertson
(1986, 1990) e de Schneider et al. (2008) respectivamente. Estas propostas serão
tratadas com mais detalhes no Capítulo3.
(a) Baseados na resistência de ponta e atrito lateral
Begemann (1965)
Sanglerat et alii (1974)
Schmertmann (1978)
Douglas e Olsen (1981)
Vos (1982)
Robertson e Campanella (1983)
Erwing (1988)
Olsen e Malone (1988)
Olsen e Mitchell (1995)
Zhang e Tumay (1999)
Eslami e Fellenius (1997)
(b) Baseados na resistência de ponta e poropressão
Jones et alii (1981)
Jones e Rust (1982)
Senneset e Janbu (1985)
Parez e Fauriel (1988)
Senneset et alii (1989)
Chang-hou et alii (1990)
Jian et alii (1992)
Scheneider et alii (2008)
(c) Baseados na resistência de ponta, atrito lateral e poropressão
Robertson et alii (1986)
Robertson (1990, 1991)
Larsson e Mulabdic (1991)
Jefferies e Davies (1991, 1993)
Ramsey (2002)
17
2.2. Proposta de Classificação dos Solos de Robertson et al. (1986) e Robertson
(1990)
2.2.1. Classificação dos Solos Não-Normalizada
Conforme já mencionado no item 2.1, propostas utilizando qc e a razão de atrito
FR (%) já haviam sido mencionadas por outros autores, entretanto, segundo Robertson
(2009), a proposta de Robertson et al. (1986) tem se tornado de largo emprego (e.g.
Long, 2008). O gráfico original de Robertson et al. (1986) é baseado em qt (em escala
log) e FR (FR (%) =fs/qt), como pode ser visto na Figura II.12. Os autores mencionam
que embora o gráfico seja em termos de qt, pode-se utilizar qc, atentando-se ao fato de
que a diferença entre eles se torna mais significativa em solos moles, uma vez que
durante a penetração há geração de um valor alto de poro-pressão (u) e os valores de qc
são da mesma ordem de grandeza de u.
1. Solo fino sensível 7. Areia siltosa para silte arenoso
2. Material orgânico 8. Areia para areia siltosa
3. Argila 9. Areia
4. Argila siltosa para argila 10. Areia grossa para areia
5. Silte argiloso para argila siltosa 11. Solo fino duro*
6. Silte arenoso para silte argiloso 12. Areia para areia argilosa*
*pré-adensado ou cimentado Figura II 12 – Gráfico qt x FR (%) proposto por Robertson et al. (1986), adaptado de Danziger (1990)
18
Um aprimoramento na proposta de Robertson et al. (1986) diz respeito em tornar
a resistência de ponta adimensional, e para tal normalizou-se a resistência de ponta pela
pressão atmosférica.
𝑞𝑐𝑎𝑑𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙=
𝑞𝑐
𝑝𝑎 (II.6)
Sendo pa é a pressão atmosférica (pa =1 bar = 100kPa). Com este aprimoramento o
gráfico da proposta de Robertson et al. (1986) passou a utilizar tanto a resistência de
ponta adimensional (qc/pa) quanto a razão de atrito FR (%) em escala logarítmica.
De acordo com Robertson (1990), com o passar do tempo os ábacos de
classificação de Robertson et. al. (1986) têm sido adaptados e aprimorados, uma vez que
a primeira proposta foi baseada em dados obtidos em profundidades menores do que
30m.
Segundo Robertson (1990) o ábaco de Senneset e Janbu (1984) usa o parâmetro
de poro-pressão, Bq. No ábaco original, esses autores utilizam qc, entretanto acredita-se
que é válida a utilização de qt na proposta de Bq.
Experiências mostram que embora a medida da luva de atrito seja menos
confiável do que a de qt e u, para a classificação do solo é mais confiável a utilização
das três medidas (qt, fs e u). A primeira proposta empregando as três grandezas
conjuntamente (qt, fs e u) foi a de Robertson et al. (1986) onde foram utilizados qt, Bq e
FR, através de uma proposta de classificação com uso simultâneo de dois ábacos. O
primeiro relaciona a resistência de ponta corrigida qt com a relação de atrito FR e o
segundo, a resistência de ponta corrigida qt com o parâmetro de poro-pressão Bq. A
Figura II.13 identifica 12 áreas que separam os tipos de solo, denominadas zonas de tipo
de comportamento do solo ou SBT (Soil Behaviour Type):
19
1. Solo fino sensível 7. Areia siltosa para silte arenoso
2. Material orgânico 8. Areia para areia siltosa
3. Argila 9. Areia
4. Argila siltosa para argila 10. Areia grossa para areia
5. Silte argiloso para argila siltosa 11. Solo fino duro*
6. Silte arenoso para silte argiloso 12. Areia para areia argilosa*
*pré-adensado ou cimentado
Figura II 13 - Proposta para classificação dos solos (Robertson et al. (1986), adaptado de Danziger
(1990)
Robertson et al. (1986) afirmam ainda que ocasionalmente um determinado solo
pode cair em zonas diferentes em cada ábaco e que, nessa circunstância, é necessária
uma análise mais adequada para classificar o solo. Esses autores comentam que tanto as
velocidades como a forma pela qual o excesso de poro-pressão se dissipa durante uma
pausa na cravação auxiliam a classificação do solo.
2.2.2. Classificação dos Solos Normalizada
Segundo Robertson (1990), um problema que tem sido reconhecido há algum
tempo nos ábacos de classificação do solo que usam qt e FR é que os solos podem
mudar aparentemente a classificação com o aumento da resistência à penetração do cone
com a profundidade. Este fato decorre da tendência dos valores de qt, fs, e u aumentarem
com o aumento da tensão vertical. Por exemplo, para um depósito de argila
normalmente adensado a resistência de ponta qc irá aumentar linearmente com a
20
profundidade, resultando numa aparente mudança no gráfico de classificação do solo,
quanto maior a profundidade maior será a mudança.
Conceitualmente, qualquer normalização que represente o acréscimo de tensões
deveria considerar mudanças em termos de tensões horizontais, uma vez que a
resistência à penetração é influenciada significativamente pela tensão efetiva horizontal
(Jamiolkowski e Robertson, 1988). No entanto sem um conhecimento prévio das
tensões horizontais in situ, isso teria pouco benefício prático (Robertson, 1990).
Robertson (1990) cita os trabalhos de Wroth (1984) e Houlsby (1988), que
sugerem a normalização dos dados do CPT da seguinte forma:
𝑄𝑡 =𝑞𝑡−𝜎𝑣0
𝜎𝑣′
0
(II.7)
𝐹𝑟 =𝑓𝑠
𝑞𝑡−𝜎𝑣0
× 100% (II.8)
𝐵𝑞 =𝑢−𝑢0
𝑞𝑡−𝜎𝑣0
=∆𝑢
𝑞𝑡−𝜎𝑣0
(II.9)
Sendo:
Qt = Resistência de ponta normalizada
Fr = Razão de atrito normalizada
Bq = Parâmetro de poro-pressão
Utilizando-se os parâmetros normalizados e ampliando o banco de dados para os
ensaios de CPT e de CPTu via dados disponíveis em meios publicados e não
publicados, os ábacos de classificação do comportamento do tipo de solo foram
modificados conforme pode ser visto na Figura II.14. Pode-se observar que além do
conceito de normalização no ábaco de classificação do comportamento do tipo de solo,
há uma zona a qual representa aproximadamente o comportamento normalmente
adensado. Esta nova proposta também aborda a indicação da variação da normalização
21
dos dados de CPT e CPTu para mudanças de condições de penetração: 1) para solos
finos onde a condição de penetração é geralmente não-drenada: OCR, idade,
sensibilidade (St); 2) para solo não coesivos, onde a condição de penetração é
geralmente drenada: OCR, idade, cimentação e ângulo de atrito (’). Pode-se dizer que,
solos que geralmente caem nas zonas 6 e 7 representam penetração na condição
drenada, enquanto que os solos que caem nas zonas 1, 2, 3, e 4 representam penetração
na condição não drenada, e solos que caem nas zonas 5, 8 e 9 representam a condição
parcialmente drenada durante a penetração. Pode-se observar que de acordo com a nova
proposta as zonas foram reduzidas de 12 para 9 de tipos de comportamento do solo,
conforme pode ser visto na Figura II.14.
1. Solo fino sensível 6. Areia limpa e areia siltosa
2. Argila e Material orgânico 7. Areia e areia pedregulhosa
3. Argila e argila siltosa 8. Areia compacta e areia argilosa*
4. Silte argiloso e argila siltosa 9. Muito compacta; granulometria
fina* 5. Areia siltosa e silte arenoso
*pré-adensado ou cimentado
Figura II 14 - Proposta de classificação dos solos (Robertson, 1990), adaptado de Bezerra (1996)
22
Jefferies e Davies (1991) apontam a limitação do gráfico qc x Bq em termos de
poro-pressão negativa, principalmente em investigações offshore. Nesse sentido,
Robertson (1991) propõe uma modificação do ábaco Bq, mas faz a ressalva de que tanto
o ábaco original quanto o modificado têm muitas limitações face à complexidade dos
solos, e que os ábacos são propostos como um “guia”, podendo necessitar de pequenos
ajustes para se adequar às condições geológicas locais (ver Figura II.15).
Figura II 15 - Proposta de modificação do ábaco de tipo de comportamento do solo (Robertson,
1991), adaptado de Bezerra (1996)
A diferença entre as zonas de comportamento do solo das propostas de
Robertson et al. (1986) e do tipo de comportamento do solo normalizada (SBTn –
Normalized Soil behaviour type) de Robertson (1990) pode ser vista na Tabela II.2.
23
Tabela II 2- Proposta de unificação entre as 12 zonas SBT (Robertson et al., 1986) e as 9 zonas SBTn
(Robertson, 1990)
Zonas SBT
Robertson et al. (1986)
Zonas SBTn
Robertson (1990) Proposta comum de SBT
1 1 Solo fino sensível
2 2 Argila e Material orgânico
3 3 Argila e argila siltosa
4 e 5 4 Silte argiloso e argila siltosa
6 e 7 5 Areia siltosa e silte arenoso
8 6 Areia limpa e areia siltosa
9 e 10 7 Areia e areia pedregulhosa
12 8 Areia compacta e areia argilosa*
11 9 Muito compacta, granulometria fina*
*pré-adensado ou cimentado
Assim como Robertson et al. (1986), Robertson (1990) faz a mesma ressalva
sobre a possibilidade de um dado solo ser classificado de maneiras diferentes nos dois
ábacos, neste caso torna-se necessário um julgamento para classificar corretamente o
comportamento do tipo de solo. Frequentemente a velocidade e a maneira com que o
excesso de poro-pressão se dissipa durante a pausa na penetração do cone auxiliam
significativamente o julgamento para a classificação do comportamento do solo.
Segundo Robertson (2009), Robertson (1990), apesar de sugerir dois ábacos com
base em Qt - Fr e Qt - Bq para a classificação do comportamento do solo, o ábaco mais
confiável é o Qt - Fr.
Uma vantagem em se utilizar o método de Robertson et al. (1986) diz respeito à
avaliação do comportamento do solo em tempo real durante a execução do ensaio.
Embora os gráficos normalizados sejam considerados mais confiáveis por utilizarem os
parâmetros normalizados, sua utilização só ocorre após a realização do ensaio, pois
necessitam de dados como o peso específico do solo e o nível d’água que muitas vezes
só são conhecidos após a realização do ensaio.
24
Segundo Robertson (2009), várias propostas de atualização dos ábacos foram
realizadas, algumas delas serão apresentadas no item 2.2.3 da presente pesquisa.
2.2.3. Atualizações Recentes das Propostas
Segundo Robertson (2009), Jefferies e Davies (1993) identificaram que um
índice de classificação dos solos, Ic, poderia representar as zonas SBTn no ábaco Qt - Fr,
onde Ic é essencialmente o raio de círculos concêntricos que definem as fronteiras do
tipo de solo. Robertson e Wride (1998) modificaram a definição de Ic para aplicá-lo ao
ábaco Qt - Fr de Robertson (1990), conforme a equação II.10 abaixo:
𝐼𝑐 = [(3,47 − 𝑙𝑜𝑔𝑄𝑡)2 + (𝑙𝑜𝑔𝐹𝑟 + 1,22)2]0,5 (II.10)
A Figura II.16 mostra os contornos de Ic no ábaco SBTn de Robertson (1990),
Qt-Fr, que podem ser utilizados para aproximar os limites de tipo de comportamento do
solo.
Figura II 16 - Curvas do Ic (curvas em negrito) no ábaco normalizado SBTn Qt – Fr, Robertson (2009)
25
Segundo Roberton (2009), a forma do gráfico e a equação II.10 ilustram que Ic
não é muito sensível à possível inacurácia do atrito lateral, fs, mas é principalmente
controlado pela resistência de ponta qt, que é mais acurada. Vários estudos têm
mostrado (e.g., Molle 2005) que os ábacos normalizados baseados em Qt - Fr fornecem
melhores resultados quando o SBT é comparado com amostras. Pode-se verificar pela
equação II.11 que, se o atrito lateral varia em ± 50%, o resultado de Ic varia em ± 10%.
Para solos moles ou fofos, os quais se situam na parte baixa do gráfico, Qt < 20, por
exemplo, Ic é insensível ao atrito lateral fs.
Valer ressaltar que Robertson e Write (1998) extrapolaram o conceito do índice
de classificação dos solos, Ic, para o ábaco não normalizado, onde as fronteiras do
gráfico também são essencialmente representadas pelo raio de círculos concêntricos e
um índice de classificação de solos não normalizado, definido como ISBT:
𝐼𝑆𝑇𝐵 = [(3,47 − 𝑙𝑜𝑔(𝑞𝑐 𝑝𝑎⁄ ))2
+ (𝑙𝑜𝑔𝐹𝑅 + 1,22)2]0,5
(II.11)
Sendo:
qc – resistência de ponta (ou resistência de ponta corrigida qt)
FR – razão ou relação de atrito = (fs/qc)x100%
fs – atrito lateral
O índice não normalizado de SBT (ISBT) é essencialmente o mesmo do índice
normalizado SBTn (Ic), que foram baseados somente em valores de CPT. Em geral, o
índice normalizado, Ic, é mais confiável na identificação do SBT do que o índice não
normalizado, ISBT, mas, quando a tensão vertical efetiva está entre 50kPa e 150kPa,
existe frequentemente uma pequena diferença entre SBT normalizado e não
normalizado.
26
Robertson e Wride (1998) e a revisão de Zhang et al. (2002) sugerem uma
normalização mais generalizada do parâmetro do cone para avaliar a liquefação do solo,
utilizando a normalização com um expoente de tensão variável, n:
𝑄𝑡𝑛 = [(𝑞𝑡 − 𝜎𝑣𝑜)/𝑝𝑎] × (𝑝𝑎
𝜎′𝑣𝑜
)𝑛
(II.12)
Sendo, (𝑞𝑡 − 𝜎𝑣𝑜)/𝑝𝑎 é a resistência adimensional verificada no cone, (𝑝𝑎
𝜎′𝑣𝑜
)𝑛
é o fator
de tensão de normalização, pa é a pressão atmosférica na mesma unidade de qt e σvo e n é
o expoente de tensão que varia com o SBTn. Zhang et al. (2002) sugeriram que n
poderia ser estimado através de Ic, que por sua vez seria definido via Qtn.
Robertson (2009) cita diversas publicações sobre a normalização adequada da
tensão e.g., Olsen e Malone (1988), Boulang e Idriss (2004), Moss et al. (2006), Cetin e
Isik (2007). Os métodos de uma forma geral sugerem valores para o expoente n,
dependendo do tipo de solo e do estado de tensões. Todos os métodos citados
convergem para a mesma opinião no que diz respeito ao valor do expoente n do ábaco
SBTn, mostrado na Tabela II.3:
Tabela II 3– Valor do expoente n, de acordo com a classificação SBTn
Classificação do comportamento do tipo
de solo de acordo com SBTn Expoente n
Região de areia limpa 0,5
Região de argila 1,0
Segundo Robertson (2009), para argilas normalmente adensadas, a medida da
resistência ao cisalhamento não drenada aumenta linearmente com o aumento da tensão
efetiva vertical. Logo, a resistência de ponta (qt) também aumenta linearmente com o
aumento da tensão efetiva vertical e Wroth (1984) provou que, para esse caso particular,
27
o expoente de tensão mais apropriado seria n=1,0. Vale salientar que pesquisas mais
recentes, citadas acima, mostraram o mesmo valor do expoente, n, para argila.
Uma nota digna de relevância diz respeito aos diversos trabalhos interessantes
citados por Robertson (2009) que visam o aprimoramento do método SBTn, que não
estão citados neste trabalho por fugirem do escopo do mesmo.
Segundo Robertson (2012a), que cita o trabalho de Robertson e Wride (1998),
baseado em um amplo banco de dados de casos históricos de liquefação, sugerem com
base nos resultados de CPT um fator de correção para a normalização da resistência de
ponta de areia siltosa e areia limpa. Para maiores detalhes ver Robertson (2012a).
Segundo Robertson (2012a), é possível ainda identificar os solos que são
dilatantes ou compressivos, conforme pode ser visto na Figura II.17. As linhas
pontilhadas definem aproximadamente as fronteiras das regiões drenadas e não drenadas
durante o ensaio de CPT. Assim, a Figura II.17 representa os limites aproximados do
comportamento drenado-dilatante, drenado-compressivo, não-drenado-dilatante, não-
drenado-compressivo, no ábaco de classificação dos solos.
Figura II 17 – Limites aproximados do comportamento dilatante-compressivo e drenado-não drenado
(Robertson, 2012a)
28
2.3. Proposta de Classificação dos Solos de Schneider et al. (2008)
Schneider et al. (2008) propuseram um ábaco de classificação dos solos baseado
em dados normalizados de resistência de ponta (Q) e excesso de poro-pressão
(Δu2/σ’vo). Esses ábacos foram desenvolvidos utilizando estudos paramétricos de
soluções analíticas, dados de campo e no julgamento de várias discussões entre elas:
tipo de solo, velocidade de penetração, comportamento drenado, não-drenado,
parcialmente drenado, dilatância e compressão.
Vale ser salientado que a denominação Q utilizada por Schneider et al. (2008) é
igual à denominação Qt utilizada no ábaco normalizado de Robertson (1990):
𝑄 =(𝑞𝑡−𝜎𝑣𝑜)
𝜎′𝑣𝑜=
(𝑞𝑐𝑛𝑒𝑡)
𝜎′𝑣𝑜 (II.13)
Nota-se que Schneider et al. (2008) priorizam o uso do termo qcnet = qt - σvo, para
evitar confusão com qnet do ensaio de T-bar (e.g., Randolph, 2004), onde qnet = qin- σvo,
sendo qin a resistência de ponta na cravação da barra cilíndrica.
Segundo Schneider et al. (2008) essa proposta de classificação baseada no ábaco
Q-(Δu2/σ’vo) foi desenvolvida principalmente para auxiliar a separação entre a
penetração drenada, não drenada e parcialmente drenada. Os autores apresentam
considerações teóricas com resultados de ensaios que ilustram fatores que influenciam a
localização e “direção do movimento” para dados de resistência de ponta e de poro-
pressão na base, utilizados no ábaco de classificação de solos. Segundo esses autores as
tendências observadas nas respostas normalizadas do piezocone serão particularmente
úteis para siltes, argilas fortemente sobreadensadas, turfas, argilas sensíveis e solos
mistos.
29
Pode-se verificar que aplicações do ábaco de Schneider et al. (2008) podem ser
problemáticas em alguns projetos onshore, onde os resultados de poro-pressão podem
não ser confiáveis devido a problemas de perda de saturação durante a passagem do
cone em zonas não saturadas. Segundo Robertson (2012a) para projetos offshore, onde a
saturação é mais confiável, e em depósitos onshore de materiais finos e fofos ou moles
com o nível do lençol d’água elevado, o gráfico de classificação dos solos pode ser bem
útil.
Pode-se dizer que a proposta de Schneider et al. (2008) se adequa bem às
condições do depósito de solo mole de Sarapuí II, uma vez que o nível d’água se
encontra praticamente coincidente com o nível do terreno. Vale ressaltar que, apesar da
poro-pressão u2 ter registrado valores negativos na crosta sobreadensada, o elemento
poroso não perdeu a saturação, o que pode ser observado ao longo do perfil, capítulo 3
da presente pesquisa.
A proposta de Schneider et al. (2008) é mostrada na Figura II.18, que ilustra os
ábacos de classificação do solo, baseados em parâmetros normalizados do piezocone.
O primeiro ábaco, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡
𝜎𝑣𝑜) 𝑥𝑙𝑜𝑔 (
∆𝑢2
𝜎𝑣𝑜′ ), tem uso indicado para argilas,
siltes argilosos, siltes, siltes arenosos e areias, onde não ocorre a geração de excesso de
poro-pressão negativa durante a penetração.
O segundo, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡
𝜎𝑣𝑜) 𝑥 (
∆𝑢2
𝜎𝑣𝑜′ ), é indicado para areias e solos transicionais
com pequeno excesso de poro-pressão negativo durante a penetração.
Finalmente o terceiro, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡
𝜎𝑣𝑜) 𝑥𝐵𝑞, é indicado para solos argilosos com
expressivo excesso de poro-pressão negativo durante a penetração.
30
1a – Siltes e Argilas com “baixo índice de rigidez (Ir=G/su)”
1b – Argilas
1c – Argilas sensíveis
2 – Areias essencialmente drenadas
3 – Solos transicionais Figura II 18 – Ábaco de classificação dos solos segundo Schneider et al,. (2008), em vários formatos
31
Para delinear os tipos de solo, os autores consideram a influência da razão de
sobreadensamento OCR, o índice de rigidez Ir, o parâmetro de poro-pressão Bq, e a
influência do tempo através do coeficiente de adensamento cv.
Robertson (2012a) sobrepõe ao ábaco de Schneider et al. (2008) o contorno de
Bq para exemplificar a conexão com a razão Δu2/σ’vo e o contorno de OCR (razão de
sobreadensamento) em linhas tracejadas, conforme a Figura II.19:
Figura II 19 - Ábaco de classificação de Schneider et al. (2008) baseado em (Δu2/ σ’vo) com o contorno de Bq e
OCR (Robertson, 2012a)
Robertson (2012a) menciona que o uso de Δu2/σ’vo não é bom o suficiente para
estimar OCR e menciona o ponto crítico da proposta de Schneider et al. (2008) que é a
perda de saturação do elemento poroso no processo. A autora da presente não concorda
totalmente com Robertson (2012a), e propõe que tanto Bq quanto OCR sejam
sobrepostos também no primeiro e no terceiro gráfico de Schneider et al. (2008) uma
vez que a segunda proposta é para areia e solos transacionais.
32
2.4. Descrição do Software CPeT-IT
O principal objetivo do presente trabalho é a classificação do comportamento do
solo a partir dos ensaios de CPTu realizados no campo experimental de Sarapuí II e,
para isso, foi utilizado o software comercial CPeT-IT, versão 1.7.6.42, da Geologismiki.
O CPeT-IT é um software de interpretação de dados do CPTu, o qual foi
desenvolvido em colaboração entre a empresa de investigação geotécnica Gregg
Drilling & Testing Inc. e o Professor Peter Robertson.
O CPeT-IT utiliza os dados do ensaio e efetua uma interpretação básica em
termos do tipo de comportamento dos solos, além de fornecer diversos parâmetros do
solo e de projeto por meio de correlações atuais. Essas correlações são baseadas no livro
Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice, de Lunne, Robertson and Powell
(1997) e em atualizações do Professor Peter Robertson.
Pode-se verificar que o manual do programa chama atenção ao fato de que a
interpretação do ensaio é apresentada somente como um guia e deve ser cuidadosamente
revisada.
Em relação ao sistema de unidades, o software permite tanto o uso do Sistema
Internacional quanto do Sistema Inglês.
Os dados básicos de entrada do programa são os valores diretos obtidos pelo
ensaio de piezocone, ou seja: (i) profundidade, (ii) resistência de ponta, (iii) atrito lateral
e (iv) medida de poro-pressão na base (u2) ou na ponta (u1). Esses dados podem ser
importados via arquivos de texto em formato *.txt, *.dat ou *.cor, planilhas Microsoft
Excel em formato *.xls, ou dados com a extensão *.gef (geotechnical exchange format).
No que diz respeito à definição dos parâmetros, pode-se dizer que:
33
O CPeT-IT utiliza correlações empíricas para estimar parâmetros geotécnicos, e
muitos deles variam de acordo com o tipo de solo, origem geológica e outros fatores. O
software possui valores padrão, ou default, que foram selecionados para promover
geralmente estimativas conservadoras desses parâmetros. Tais valores são
automaticamente atribuídos aos dados importados. O default pode ser alterado caso o
operador do programa tenha estimativas mais prováveis ou dados reais do tipo de solo.
O software é capaz de estimar diversos parâmetros geotécnicos, tais como:
densidade relativa (Dr), fator de cone (Nkt), razão de sobreadensamento (OCR),
resistência não drenada (su), módulo de Youg (Es), e muitas outras correlações. No
presente trabalho, somente será utilizado o que diz respeito à estratigrafia e o tipo de
comportamento do solo.
A Tabela II.4 ilustra de forma resumida os dados de entrada, ou input, e dos
dados de saída, ou output, os quais se relacionam diretamente com a determinação do
tipo de comportamento do solo e sua classificação.
Podem-se alterar os valores de saída correlacionados do programa, se o usuário
do programa assim o desejar, caso possua valores mais acurados ou resultados de outros
tipos de ensaios.
34
Tabela II 4 - Dados de entrada e de saída do Software CPeT-IT
Quanto à interpretação dos resultados utilizando o software, pode-se verificar:
A interface do software é muito simples, de modo que a interpretação dos
resultados se dá através de duas abas contendo os resultados básicos e os parâmetros
estimados. Quando a aba dos resultados básicos está ativa, os mesmos são expostos
graficamente em outras seis abas, abaixo relacionadas nos itens de i a vi. A Figura II.20
ilustra graficamente a interface do programa, com as seis abas.
(i) Dados não manipulados ou dados brutos: Esta janela exibe os valores medidos,
resistência de ponta, qc, atrito lateral, fs e poro-pressão, u2. Pode-se visualizar a
linha da pressão hidrostática que também aparece no gráfico de poro-pressão no
Resistência de ponta corrigida, qt (tsf ou MPa) q t = q c + u x (1-a)
Razão ou relação de atrito, FR (%) FR = (f s /q t ) x 100%
Tipo de conportamento do solo (não normalizado),
SBT (Robertson, 1990)-
Peso específico, γ (pcf ou kN/m³), baseado no SBT -
Poro-pressão insitu , uo (tsf) u o = γ w x (z - z w )
Resistência de ponta normalizada, Qt1 Q t1 = (q t - σ vo ) / σ' vo
Razão ou relação de atrito normalizada, Fr (%) F r = fs/(q t - σ vo )x100%
Parâmetro de poro-pressão normalizado, Bq B q = (u – u o ) / (q t - σ vo )
Tipo de conportamento do solo (normalizado),
SBTn (Robertson, 1990), usando Qtn
-
Índice de comportamento do solo SBTn, Ic I c =((3,47 – log Q t1 )2
+(log Fr + 1,22)2
)0,5
Resistência de ponta normalizada, Qtn (n varia c/ Ic)
Q tn = ((q t - σ vo )/p a ) x (p a /(σ' vo )n
e recalcular Ic, e proceder por interação:
n = 0,381 x I c + 0,05 x (σ’ vo / p a ) – 0,15
Raio do piezocone (default de 0,0183 m)
Dados de saída, ou output
Dados de entrada, ou input
Cota do terreno (ft ou m)
Nível do lençol freático, zw (ft ou m) – input é requerido para cada ensaio de CPT. O equilíbrio de poro-
pressões é assumido como hidrostático relativo à entrada do NA .
Relação de áreas (default de 0,80)
Peso específico da água (default de γw = 62,4 lb/ft³ ou 9,81 kN/m³)
35
sentido de ser uma referência, sua determinação é realizada com base no input
do usuário do nível do lençol d’água. Vale a pena ressaltar que o programa não
permite a entrada de dois valores de poro-pressão, ou seja, não é possível entrar
com os valores da poro-pressão de ponta, u1, e da base, u2, no mesmo arquivo. O
programa também não permite entrar com mais de uma profundidade a fim de se
relacionar a posição de cada transdutor com a profundidade relativa que o
mesmo se encontra em relação à base do piezocone (que foi considerada a
referência de profundidade do cone no presente trabalho).
(ii) Resultados básicos: mostra graficamente a resistência de ponta corrigida, qt, a
razão ou relação de atrito, FR, e a poro-pressão u2, o índice não normalizado ISBT
e o tipo de comportamento do solo não normalizado SBT.
(iii) Resultados normalizados: a aba apresenta os parâmetros normalizados de
resistência de ponta, Qtn, relação de atrito, Fr (%), e o parâmetro de poro-pressão
Bq, além do índice de comportamento do solo Ic e o SBTn.
(iv) Ábacos de tipo do comportamento do solo: com base no atrito lateral, projeta os
dados básicos nos ábacos sugeridos por Robertson et al. (1986) e Robertson
(1990, 2010), tanto o não normalizado, (qc/pa) x FR(%), quanto o normalizado,
Qt1 x Fr.
(v) Ábacos em função do parâmetro de poro-pressão Bq: análogo ao (iv), mas em
função de Bq.
(vi) Ábacos de Schneider et al. (2008): a aba apresenta a classificação dos solos
segundo a proposta de James Schneider et al. (2008) fundamentada no excesso
de poro-pressão normalizado.
36
Figura II 20 - Janelas de interpretação dos resultados
Existe a possibilidade da criação do perfil geotécnico que será descrita, em
linhas gerais, a seguir.
O programa CPeT-IT permite a criação de um perfil geotécnico tipo utilizando
os dados básicos do ensaio. O perfil pode ser criado de forma semiautomática ou
manual. Caso o operador opte por traçar o perfil manualmente, o programa abre uma
tela, onde é possível definir as camadas através do gráfico qc x profundidade.
37
3. Área Estudada
3.1. O campo experimental de Sarapuí
Segundo Jannuzzi (2009), os primeiros estudos na região do campo experimental
de Sarapuí foram realizados por Pacheco Silva (1953). Entretanto, o campo
experimental de Sarapuí foi estabelecido oficialmente em meados dos anos 1970 pelo
Instituto de Pesquisas Rodoviárias do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
(IPR-DNER) visando o estudo de aterros sobre argilas moles, um problema enfrentado
por aquele órgão ao longo de todo país (Ortigão e Lacerda, 1979). Um abrangente
projeto de pesquisas foi iniciado em 1974, sob a supervisão do Professor Willy Lacerda,
da COPPE/UFRJ. Pesquisas foram conduzidas numa cooperação entre IPR-DNER,
COPPE/UFRJ e PUC-Rio. Várias pesquisas, envolvendo ensaios de campo e
laboratório, instrumentação de aterros e escavação, foram realizadas (e.g., Lacerda et
al., 1977, Werneck et al., 1977, Ortigão et al., 1983, Sayão, 1980, Danziger et al., 1997).
Artigos abrangentes envolvendo as pesquisas no campo experimental de Sarapuí foram
elaborados por Almeida e Marques (2002), Almeida et al. (2005) e Cavalcante et al.
(2006). Situado em uma área junto à Baía de Guanabara, na margem esquerda do rio
Sarapuí, cerca de 7 km da cidade do Rio de Janeiro, suas coordenadas médias são
22º44’39’’(S) e 43º17’23’’(W). Todavia, nos últimos 15 anos, aspectos associados,
sobretudo, à segurança fizeram com que a utilização do depósito de Sarapuí se tornasse
problemática. Assim, e com o apoio da Marinha, foi possível a utilização de área da
Estação Rádio da Marinha no Rio de Janeiro, dando origem ao local que passou a ser
designado Sarapuí II. O novo campo situa-se também na margem esquerda do rio
Sarapuí, a cerca de 1,5 km de Sarapuí I (Figura III.1).
38
Figura III 1- Sarapuí I e Sarapuí II em relação à rodovia Washington Luiz BR 040
Seis pesquisas já foram realizadas em Sarapuí II: duas relacionadas a fundações
(Francisco, 2004, Alves, 2004); uma a ensaios de campo (Jannuzzi, 2009); uma ao
desenvolvimento de um novo equipamento de investigação geotécnica (Porto et al.,
2010); outra a ensaios de campo e laboratório (Jannuzzi, 2013); e outra associada ao
desenvolvimento da estaca-torpedo (Danziger, 2013). Assim, a quantidade de
investigações geotécnicas disponível vem aumentando à medida que novas pesquisas
vêm sendo realizadas.
Segundo Jannuzzi (2013), os ensaios de granulometria forneceram a seguinte
composição média ao longo do perfil: 60 % de argila, 20 % de silte e 10 % de areia
(Figura III.2 a). O limite de liquidez de Sarapuí II aumenta com a profundidade, de
cerca de 105% perto da superfície, até 2,5-3,0 m de profundidade, quando alcança
maiores valores, em torno de 210 %. A partir dessa profundidade, wL decresce com a
profundidade até atingir aproximadamente 125% na base do material muito mole.
Menores valores de wL são encontrados abaixo de 8 m de profundidade, referindo-se ao
silte argiloso amarelo do Pleistoceno, subjacente ao pacote muito mole. Os valores do
Petrópolis
Rio de Janeiro
Sarapuí I
Was
hin
gto
n L
uiz
BR
-04
0
Rio Sarapuí
100 m
Sarapuí II
39
limite de plasticidade, wP, mantêm-se praticamente constantes, em torno de 35 a 45% ao
longo de todo o perfil. Já os valores de índice de plasticidade, IP (=wL-wP), apresentam
um crescimento com a profundidade, de cerca de 70% na superfície a 160-170% a 2,5-
3,0 m de profundidade, então decrescem com a profundidade até aproximadamente 80-
90% na base do material muito mole. Valores menores, em torno de 35-50% abaixo de
8 m de profundidade, referem-se ao silte argiloso. O teor de umidade natural, wn,
indicou valor de 180% da superfície a 4 m de profundidade, de 140% de 4 m a 7,5 m e
de 40% de 8m a 9 m (Figura III.2 b). O peso específico saturado do solo, γsat foi de 12,7
kN/m3 na superfície a 14,0 kN/m
3 a 7,5m de profundidade (Figura III.2 c). Pode-se
dizer que o teor de matéria orgânica (MO) decresce com a profundidade até 3,0 m, de
uma faixa de 11-18 % para 5-6 % aproximadamente, e de 3,0 m a 5,5-6,0 m é
aproximadamente constante, em torno de 5-6%; de 6,0 a 8,0 m é também
aproximadamente constante na faixa de 7-9%. Na camada de silte argiloso amarelo
abaixo de 8,0 m o teor de matéria orgânica varia de 1 a 2% (Figura III.2 d). No que diz
respeito ao OCR, pode-se verificar que até em torno de 3,0 m de profundidade o solo se
encontra sobreadensado, após esta profundidade, pode-se dizer, que ele se encontra
levemente sobreadensado, com uma razão de sobreadensamento em torno de 2. (Figura
III.2 e). A resistência não drenada obtida no ensaio de palheta variou de 8,5 kPa na
superfície a 17,9 kPa a 7 m. Nos ensaios de DSS os valores de resistência não drenada
variaram de 4,5 -5,0 kPa em torno de 1,5 m chegando a 10 kPa em torno de 6,0 m.
40
Figura III 2 - Dados de Sarapuí II: (a) composição granulométrica; (b) wN, wL, wP, (c) peso específico
natural; (d) teor de matéria orgânica e (e) OCR
Foram realizados no campo experimental de Sarapuí II seis sondagens à
percussão, 5 verticais de palheta elétrica (a cada 0,50 m), 4 verticais de barra cilíndrica
(T-bar) e 7 verticais de piezocone (Jannuzzi, 2009). A Figura III.3 ilustra a localização
dos ensaios e, o perfil geotécnico, obtido através de sondagens a percussão, é
apresentado na Figura III.4. A camada de argila muito mole possui espessura variando
entre 6,5 m e 10,0 m na região ensaiada. A camada de solo muito mole é sobrejacente a
uma camada de silte argiloso amarelo, por sua vez sobrejacente a camadas de areia
argilosa, silte argiloso e argila siltosa. Segundo Jannuzzi (2013), a camada de argila
mole foi formada durante o período Holoceno e a de silte argiloso durante o
Pleistoceno.
a b c d e
Amostras restauradas
41
O período Quaternário é dividido em duas épocas: a do Pleistoceno, que vai de
1.800.000 anos AP até 10.000 anos AP, e a do Holoceno, de 10.000 anos AP até hoje
(Fairchild et al., 2009).
Segundo Jannuzzi (2013), a datação realizada nos sedimentos pela empresa Beta
Analytic mostrou que a idade geológica da camada do Holoceno cresce linearmente
com a profundidade, variando de 2340-2150 anos AP a 0,5 m, a 8650-8450 anos AP a
7,2 m. No que diz respeito à camada de silte-argiloso, pertencente ao Pleistoceno
superior, com idades de 12530 a 12460 anos AP, em datações feitas nas profundidades
8,5 m – 8,6 m.
Figura III 3 - Locação dos ensaios (Jannuzzi, 2009)
42
Figura III 4 - Perfil geotécnico traçado a partir das sondagens a percussão (Jannuzzi 2009)
43
Um resultado típico de ensaio de piezocone é apresentado na Figura III.5, onde a
parte inferior dos resultados dos ensaios de piezocone, subjacente à camada de argila
mole de aproximadamente 8 m de espessura, refere-se à camada de silte argiloso
amarelo.
Figura III 5 - Resistência de ponta corrigida (qt), atrito lateral (fs), e poro-pressão na base do cone (u2) de um
ensaio de piezocone típico no campo experimental de Sarapuí II (adaptado de Jannuzzi, 2009)
3.2. Ensaios utilizados na presente pesquisa
O presente trabalho utilizará os ensaios de piezocone, realizados por Jannuzzi
(2009), para a classificação do material deste depósito através de propostas de
classificação do comportamento do material, conforme itens 2.2 e 2.3. A principal
ênfase será dada à camada de silte argiloso do Pleistoceno, uma vez que esta camada
ainda não foi detalhadamente estudada.
44
Vale salientar que das 7 verticais de piezocone, apenas uma, designada CPTU-5,
foi realizada sob o aterro, portanto, essa vertical não será analisada no presente trabalho.
A Tabela III.1 mostra a designação dos ensaios, sua data de realização, a condição de
ensaio e o penetrômetro utilizado.
Tabela III 1 - Ensaios realizados (Jannuzzi, 2009)
Embora a vertical CPTU-1 tenha apresentado problemas relativos à fixação das
hastes no sistema de cravação, seus resultados se situaram na tendência do conjunto
(Jannuzzi, 2009), e, por esse motivo, esse ensaio não será excluído da análise do presente
trabalho.
Os ensaios de piezocone foram realizados com os equipamentos da
COPPE/UFRJ e da Grom-Gil, que são capazes de medir resistência de ponta (qc), atrito
lateral (fs), poro-pressão na face (u1) e na base do cone (u2). Contudo, para o presente
trabalho as informações de u1 não serão analisadas, uma vez que o software utilizado
neste projeto não processa o resultado de duas posições de poro-pressão
45
simultaneamente, conforme citado no item 2.5. Adicionalmente, os ábacos de
classificação do solo utilizados para ensaios de piezocone são referentes à posição da
poro-pressão na base, u2.
Segundo Jannuzzi (2009), a relação de áreas obtida na calibração dos piezocones
Coppe IV e Grom-Gil foi de 0,75. Essa informação é utilizada na determinação da
resistência de ponta corrigida, qt, que é especialmente importante em argilas moles e
siltes, onde o excesso de poro-pressão é elevado e a resistência de ponta é baixa (e.g.,
Robertson, 1990).
Bezerra (1996) menciona que o piezocone Coppe-IV segue a padronização
recomendada pela ISSMFE (1989) e apresenta suas principais dimensões (Figura III.6):
Figura III 6 - Principais dimensões do piezocone Coppe-IV (Bezerra, 1996)
O diâmetro do cone é 35,7 mm e, portanto, o valor do raio do cone é de 17,85
mm. A distância do centro da luva de atrito à base do cone vale 67,65 mm, que será
utilizada na correção da profundidade do atrito lateral, conforme abordado no item 3 do
presente trabalho.
Vale ressaltar que os piezocones Coppe IV e Grom-Gil apresentam as mesmas
dimensões.
46
Segundo Jannuzzi (2009) em todos os ensaios o nível d’água encontrava-se no
nível do terreno e a referência de profundidade considerada para o ensaio de piezocone
é a base do cone (ver ainda ISSMGE, 1999), conforme ilustra a Figura III.7.
Figura III 7 - Referência de profundidade (adaptado de Jannuzzi, 2009)
Pode-se dizer que o peso específico é especialmente relevante no caso das
análises com base em dados normalizados, ou seja, para o caso do presente trabalho, se
refletirá nas propostas de Robertson (1990) e Schneider et al. (2008). Conforme
mencionado no item 2.6 o peso específico saturado do solo, γsat, em Sarapuí II, varia de
12,7 kN/m3 na superfície a 14,0 kN/m
3 a 7,5m de profundidade. Apesar do software de
interpretação poder estimar valores de peso específico (kN/m3), é possível alterar este
parâmetro, de modo que no presente trabalho será adotado o γsat (kN/m3) do solo de
acordo com a profundidade, segundo recomendações de Jannuzzi (2013), conforme
pode ser visto na Tabela II 6.
Tabela II 5 - Peso específico por profundidade (Jannuzzi, 2013)
Profundidade (m) Peso específico (kN/m3
)
0 à 2 12,7
2 à 5 12,9
5 à 7 13,5
7 à 8 14,0
47
4. Apresentação e Análise dos Resultados dos Ensaios de Piezocone
4.1. Metodologia
Foram realizados sete ensaios de piezocone no campo experimental de Sarapuí II
(Jannuzzi, 2009), conforme a Tabela II.5, sendo 6 no depósito de solo mole e um sob o
aterro existente na estrada de acesso – a vertical CPTU-5 – , que não será estudado por
fugir do escopo principal do trabalho.
Os arquivos de dados foram fornecidos em planilhas Microsoft Excel (formato
*.xls) e apresentavam as seguintes informações: (i) profundidade (m), (ii) resistência de
ponta (kPa), (iii) atrito lateral (kPa), (iv) medida de poro-pressão na base (u2) (kPa) e (v)
medida da poro-pressão na ponta (u1) (kPa). Além disso, os arquivos também
continham dados de ensaios de dissipação, valores da profundidade corrigidos para a
base do cone (m) e a relação de atrito. A Figura IV.1 ilustra o arquivo digital fornecido
do ensaio CPTU-2.
O programa utilizado na presente pesquisa é o CPeT-IT v.1.7.6.42, da
Geologismiki (descrito no item 2.4), adquirido por um dos projetos de pesquisa do
Professor Fernando Danziger, um dos orientadores deste trabalho. Os dados fornecidos
foram trabalhados de modo a agilizar e facilitar a interpretação do programa. Adotou-se
uma metodologia que pode ser dividida em três partes: (i) tratamento das informações
disponibilizadas; (ii) manipulação do programa e (iii) análise global preliminar.
48
Figura IV 1 - Arquivo com os dados do ensaio CPTU-2
i) Tratamento das informações disponibilizadas
Inicialmente realizou-se um tratamento dos dados fornecidos com a eliminação
dos ensaios de dissipação e troca de haste, com o intuito de evitar a dispersão dos
resultados com valores que não são representativos da cravação. Permaneceram no
arquivo de entrada somente os dados que seriam utilizados pelo programa, sendo o
restante eliminado. Os arquivos passaram a conter, então, os seguintes dados de entrada:
(i) profundidade corrigida (m), (ii) resistência de ponta (MPa), (iii) atrito lateral (kPa) e
(iv) medida de poro-pressão na base, u2 (kPa).
Em consequência da diferença de posição da ponta cônica, da luva de atrito e do
transdutor de poro-pressão, torna-se relevante a correção da profundidade para cada um
desses sensores. A profundidade corrigida teve como referência a base do cone,
consequentemente, a carga de ponta dispensa correção de profundidade. O elemento
poroso u2 dista 5,25 mm ou 0,525 cm da base do cone e a correção correspondente, para
fins práticos, pode ser desconsiderada. Já no que diz respeito ao atrito lateral, torna-se
necessária uma correção considerando como referencial de profundidade para o atrito
49
lateral o centro da luva de atrito. A luva de atrito possui 133,8 mm de extensão e seu
centro encontra-se a 67,65 mm ou 6,765 cm da referência de profundidade adotada. O
software utilizado não permite interpretar resultados com duas referências de
profundidades, portanto a correção foi feita somente com a finalidade de minimizar os
erros devidos à profundidade. Sabendo-se que a aquisição de dados do piezocone é feita
a cada 2 cm e que os primeiros 7 cm do ensaio alcançam aproximadamente o centro da
luva de atrito, optou-se por excluir os quatro primeiros dados de atrito lateral e ajustou-
se a coluna do atrito lateral para a posição zero de profundidade, de modo a ser
coincidente com a metade da luva de atrito. Os quatro últimos dados de resistência de
ponta e poro-pressão foram eliminados da análise, uma vez que, feita a correção de
profundidade, não existe informação de atrito lateral.
ii) Manipulação do programa
Com os dados de entrada adequadamente ajustados, pode-se, agora, implementá-
los ao programa CPeT-IT, versão 1.7.6.42, da Geologismiki.
Após importar os arquivos Excel em formato *.xls, procede-se com a
implementação de alguns inputs solicitados pelo programa, como: peso específico do
solo, relação de área, raio do cone e nível do lençol freático, conforme pode ser visto na
Tabela IV.1, cujos valores já foram referenciados no item 2.6.2.
50
Tabela IV 1 - Valores de input no programa
Peso específico em
função da profundidade
Prof. (m) γ (kN/m3)
0 a 2 m 12,7
2 a 5 m 12,9
5 a 7 m 13,5
7 a 8 m* 14,0
Relação de área 0,75
Raio do cone (m) 0,01785
Nível d'água ≡ Nível do terreno
*Para profundidade superior a 8 metros, adotou-se peso específico de 16,0 kN/m3.
iii) Análise global preliminar
Após a importação dos dados tratados em formato Excel e a implementação dos
inputs no programa, prossegue-se com a análise preliminar dos resultados obtidos pelo
programa gráficos básicos que o software fornece (resistência de ponta, atrito lateral e
poro-pressão versus profundidade), de modo a verificar e separar, para cada ensaio, as
duas camadas de argila a serem estudadas: argila do Holoceno e argila do Pleistoceno.
A Figura IV.2 ilustra o ensaio CPTU 04, no qual identificou-se as duas camadas de
argila a serem estudadas na presente pesquisa.
Figura IV 2- Verificação do comportamento do material pelos dados básicos do ensaio e divisão em camadas
51
Para definir com maior acurácia a profundidade onde há mudança de
comportamento, utilizou-se a ferramenta geotechnical section module do CPeT-IT que
permite a criação de um perfil geotécnico de forma manual, como mostra a Figura III.3.
Figura IV 3 - Uso do software para definir as camadas de solo
Uma vez definidas as camadas para cada ensaio, procede-se com a análise
individual de cada uma delas.
4.2. Apresentação dos Resultados
Os ensaios de piezocone realizados serão apresentados, a princípio,
conjuntamente, de modo a se identificar as diferentes camadas. Após esta primeira
análise será estudada separadamente cada camada identificada (a camada do Holoceno e
a do Pleistoceno).
Os resultados serão apresentados da seguinte forma:
52
i) Resultados não normalizados e normalizados
Resultados não normalizados (resistência de ponta corrigida, qt, razão ou
relação de atrito, FR, poro-pressão, u2, e o índice não normalizado ISBT) e resultados
normalizados (parâmetros normalizados de resistência de ponta, Qtn, relação de atrito,
Fr (%), parâmetro de poro-pressão Bq, e o índice de comportamento do solo Ic). As
Figuras IV.4 e IV.5 ilustram os resultados não normalizados e normalizados de todo o
perfil dos ensaios de piezocone. As Figuras IV.6 e IV.7 enfatizam os resultados da
camada do Holoceno e as Figuras IV.8 e IV.9 a do Pleistoceno.
54
Resultados globais: respostas básicas
Figura IV 4 - Resultados básicos (não normalizados)
55
Resultados globais: respostas normalizadas
Figura IV 5 - Resultados básicos normalizados
56
Camada do Holoceno: respostas básicas
Figura IV 6 - Resultados básicos (não normalizados) - Camada do Holoceno
57
Camada do Holoceno: respostas normalizadas
Figura IV 7 - Resultados normalizados - Camada do Holoceno
58
Camada do Pleistoceno: respostas básicas
Figura IV 8 - Resultados básicos (não normalizados) - Camada do Pleistoceno
59
Camada do Pleistoceno: respostas normalizadas
Figura IV 9 - Resultados normalizados - Camada do Pleistoceno
60
ii) Ábacos de classificação do comportamento do solo – Propostas de Robertson et.
al. (1986), Robertson (1990) e Schneider et. al. (2008)
Neste item serão abordados os resultados obtidos das propostas de Robertson et
al. (1986), ábacos para parâmetros não normalizados, e normalizados (Robertson,
1990), e da proposta de Schneider (2008), tanto para a camada do Holoceno quanto para
a do Pleistoceno.
Conforme apresentado no item 2.6.1 do presente trabalho, nos primeiros 3m do
depósito há forte presença de matéria orgânica, fragmentos e conchas. Além disso, esse
primeiro material encontra-se sobreadensado, enquanto o restante do depósito tem OCR
constante de aproximadamente 1,7, ou seja, é levemente sobreadensado. Como o
principal objetivo da pesquisa é o estudo da camada de silte argiloso do Pleistoceno e a
verificação do material proveniente do Holoceno acontecerá apenas a título de
comparação, entende-se que a mesma deve acontecer sobre as mesmas condições de
história de tensões, ou seja, com o mesmo OCR. Portanto, a apresentação e a análise dos
ábacos de classificação dos solos para a primeira camada não estarão incluídos os
pontos de 0 a 3 m de profundidade.
As Figuras IV.10 e IV.11 apresentam os gráficos da proposta de classificação do
solo através do método de Robertson et. al. (1986), já as Figuras IV.12 e IV.13 a
proposta de Robertson (1990). Em ambas as propostas foram analisadas as camadas do
Holoceno e do Pleistoceno separadamente, nesta mesma ordem.
Os resultados da proposta de Schneider et al. (2008) para a argila do Holoceno e
do Pleistoceno, respectivamente, podem ser vistos na Figuras IV.14 e IV.15.
61
Figura IV 10 - Dados da camada do Holoceno plotados no ábaco não normalizado de Robertson et al. (1986)
Figura IV 11 - Dados da camada do Pleistoceno plotados no ábaco não normalizado de Robertson et al. (1986)
62
Figura IV 12 - Dados da camada do Holoceno plotados na proposta de ábaco normalizado de Robertson (1990)
Figura IV 13 - Dados da camada do Pleistoceno plotados na proposta de ábaco normalizado de Robertson
(1990)
63
Figura IV 14 - Dados da camada do Holoceno plotados na proposta de Schneider et al. (2008) em dois formatos
Figura IV 15 - Dados da camada do Pleistoceno plotados na proposta de Schneider et al. (2008) em dois
formatos
64
4.3. Análise dos Resultados
Pode-se dizer que, de uma forma geral, o depósito de Sarapuí II foi formado em
dois períodos geológicos distintos. A primeira camada de aproximadamente 7,5 a 8,0 m
de espessura, que corresponde à camada de argila mole, foi formada durante o período
do Holoceno e a segunda, com aproximadamente 2,5 m de espessura, que corresponde
às profundidades de aproximadamente 7,5-10,0 m, foi formada durante o Pleistoceno
(Jannuzzi, 2013).
Através dos resultados básicos, não normalizados, Figuras IV.4, IV.6, IV.8,
pode-se verificar que a resistência de ponta, qc, é crescente e aproximadamente linear
com a profundidade variando de 180 kPa em 3,0 m a 350 kPa em torno de 7,5-8,0 m.
Ao atingir a camada do Pleistoceno, observa-se um aumento brusco da resistência de
ponta que varia de 1000 kPa podendo a atingir valores superiores a 2000 kPa. Pode-se
dizer que um valor representativo para esta camada é 1200 kPa. No que diz respeito à
relação de atrito (FR%), pode-se dizer que a camada do Holoceno apresenta uma
tendência decrescente com a profundidade, variando de 3,0 % a 3,0 m a 1,5% a 7,5 m.
Já a camada do Pleistoceno apresenta uma tendência constante em torno de 2,5% de
7,5 m a 10 m. No que diz respeito à poro-pressão u2, verifica-se a 0,5 m de
profundidade a geração de excesso negativo de poro-pressão, indicando o
sobreadensamento do material. Os valores de u2 são crescentes com a profundidade,
variando em torno de 85 kPa a 3,0 m e chegando a 180 kPa a 7,5-8,0 m. Na camada de
Pleistoceno u2 varia de 120 kPa a 500 kPa, podendo-se considerar uma tendência
constante em torno de 310 kPa . O ISBT tem uma tendência decrescente com a
profundidade, variando de 3,7 a 3,0 m a 3,2 a 7,5-8,0 m (camada do Holoceno). Já na
camada do Pleistoceno chega a atingir 2,8-3,0 a 10,0 m.
65
Já através dos resultados normalizados, Figuras IV.5, IV.7, IV.9, pode-se
verificar que a resistência de ponta normalizada (Qtn) é aproximadamente constante com
a profundidade, de 3,0 m a 7,5-8,0 m, em torno de 10. Ao atingir a camada do
Pleistoceno, observa-se um aumento brusco da resistência de ponta normalizada,
variando de 20 a 50, podendo-se considerar uma tendência constante em torno de 30.
No que diz respeito à relação de atrito (Fr %), pode-se dizer que a camada do Holoceno
apresenta uma tendência decrescente com a profundidade, variando de 4,0 % a 3,0 m a
2,0% a 7,5 m. Já a camada do Pleistoceno apresenta uma tendência constante em torno
de 3,0%, de 7,5 m a 10 m. No que diz respeito ao parâmetro de poro-pressão (Bq),
verifica-se de 0,5m a 1,5 m de profundidade um valor negativo indicando, neste caso,
um material sobreadensado. Os valores de Bq são constantes com a profundidade, em
torno de 0,45, de 3,0 a 7,5 m. Na camada do Pleistoceno Bq é constante em torno de
0,25 de 7,5 m a 10 m. O Ic tem uma tendência de ser constante com a profundidade, na
faixa de 2,8 a 3,0 (camada do Holoceno). Já na camada do Pleistoceno pode-se
considerar um valor médio de 2,7 em toda a camada.
A Tabela IV.2 apresenta um resumo comparando dados não normalizados e
normalizados das argilas do Holoceno e do Pleistoceno, bem como a tendência de cada
grandeza com relação à profundidade.
66
Tabela IV 2 - Comparação dos dados não normalizados e normalizados das argilas do Holoceno e do
Pleistoceno
Profundidade (m)
/período geológico
Grandezas e tendências de comportamento
Dados não normalizados Dados normalizados
3 a 7,5 - 8,0
Holoceno
qt (kPa) 180 a 350
Crescente Qtn
10
Constante
FR (%) 3,0 a 1,5
Decrescente Fr( %)
4,0 a 2,0
Decrescente
u2 (kPa) 85 a 80
Decrescente Bq
0,45
Constante
ISBT 3,7 a 3,2
Decrescente Ic
2,9
Constante
7,5 - 8,0 a 10
Pleistoceno
qt (kPa) 1200
Constante Qtn
30
Constante
FR (%) 2,5
Constante Fr( %)
3,0
Constante
u2 (kPa) 310
Constante Bq
0,25
Constante
ISBT 2,9
Constante Ic
2,7
Constante
Pode-se verificar a importância da normalização ao se comparar os resultados
normalizados e não normalizados, o que ilustra a menção de Robertson (2009), que diz
que para solos normalmente adensados a resistência de ponta irá aumentar linearmente
com a profundidade, podendo mudar a classificação com o aumento da profundidade.
Nos resultados normalizados do Holoceno todas as grandezas ficaram constantes, com
exceção do Fr(%), já nos resultados não normalizados todas as grandezas apresentaram
tendências diferentes. Já para a camada do Pleistoceno tanto os resultados normalizados
quanto os não normalizados apresentaram a mesma tendência de valores constantes com
a profundidade. Estes resultados serão analisados detalhadamente a seguir.
Após esta análise geral dos resultados normalizados e não normalizados, dar-se-
á prosseguimento à análise dos resultados através das propostas de Robertson et al.
(1986), Robertson (1990) e de Schneider et al. (2008), de cada uma das camadas do
Holoceno e do Pleistoceno. É importante ressaltar que as análises dos ábacos de
Robertson vão considerar a proposta de unificação de Robertson (2010) entre as 12
67
zonas SBT (Robertson et al., 1986) e as 9 zonas SBTn (Robertson, 1990), conforme
item 2.2.2 e a Tabela II.2 do presente trabalho. Ênfase maior será dada à camada do
Pleistoceno, uma vez que o resultado do ensaio de piezocone – baixa resistência de
ponta (qt) e atrito lateral (fs) e alto valor de excesso de poro-pressão – não deixa dúvidas
que a camada do Holoceno é de argila mole.
i) Análise da proposta de Robertson et al. (1986) modificada por Robertson (2010)
Através da Figura IV.10, onde são plotados os dados da camada do Holoceno,
pode-se verificar que no ábaco qc/pa versus FR(%) os pontos caíram predominantemente
na região 3, com FR (%), variando de 0,7% a 5,5%, e qc/pa de 1,2 a 4,0. No ábaco qt
versus Bq, verifica-se que a maioria dos dados também caiu na região 3, com Bq
variando de 0,2 a 0,75 e qt de 0,12 MPa a 0,4 MPa. Pode-se dizer que a camada do
Holoceno, de acordo com Robertson et al. (1986), seria uma argila ou argila siltosa.
Através da Figura IV.11, onde são plotados os dados da camada do Pleistoceno,
pode-se verificar que no ábaco qc/pa versus FR (%) os pontos caíram na região de
transição de 3 para 4, com FR (%) variando de 1,5% a 5%, e qc/pa de 2 a 18. No
ábaco qt versus Bq, verifica-se que os pontos ficaram mais dispersos, caindo nas regiões
3, 4, 5 e 6. O qt variou de 0,22 MPa a 2 MPa e o Bq de -0 a 0,55, com alguns pontos
negativos indicando que o material estaria sobreadensado ou compacto, com tendência a
dilatar quando cisalhado. De acordo com Robertson (2009), no caso de dúvida o
gráfico qc/pa versus FR (%) é mais confiável, uma vez que o elemento poroso pode
perder a saturação ao passar por camadas sobreadensadas ou compactas, o que não é o
caso dos ensaios do presente trabalho. Considerando que as zonas 5 e 6 (solo arenoso)
identificadas pelo ábaco Qt x Bq não convergem com o expressivo excesso de poro-
pressão apresentado pelo ensaio, a autora da presente pesquisa, interpreta que,
68
independentemente da recomendação de Robertson (2009), este ábaco se mostra menos
confiável, e assim considera que a camada do Pleistoceno está na transição da região 3
para a 4 sendo considerada, portanto, argila siltosa ou silte argiloso, conforme indica o
ábaco baseado em FR.
A Figura IV.16 é a união das Figuras IV.10 e IV.11, onde se pode verificar as
camadas do Holoceno (em cinza) e a do Pleistoceno (em verde).
Figura IV 16 - Pontos das duas camadas plotados na proposta de Robertson et al. (1986), atualizada por
Robertson (2010)
Nota-se que, tanto no ábaco qc/pa versus FR (%) quanto no qt versus Bq, a
mancha de pontos do Pleistoceno está deslocada para cima em relação aos pontos do
Holoceno. Isso acontece uma vez que o material do Pleistoceno tem maior resistência de
ponta que a do Holoceno. Além disso, no gráfico Bq há um deslocamento para a
esquerda, na direção de aumento da razão de sobreadensamento, enquanto no ábaco
qc/pa x FR(%) esse movimento acontece no sentido contrário (para a direita), indo no
sentido de redução de sensibilidade. Logo, a proposta de Robertson et al. (1986) indica
69
que o material da segunda camada tem maior OCR e menor sensibilidade que o da
primeira camada. A autora da presente pesquisa faz a seguinte ressalva: considerando
que todo o depósito de Sarapuí II tenha sido formado submerso (Jannuzzi, 2013) e que
não tenha ocorrido erosão, espera-se que a camada do Pleistoceno seja normalmente
adensada, o que contraria a indicação do método. Entretanto, para se ter certeza, a
autora recomenda que sejam realizados mais ensaios de adensamento na camada do
Pleistoceno para esclarecer esta questão.
ii) Análise da proposta de Robertson (1990)
A Figura IV.12 apresenta os dados da camada do Holoceno plotados na proposta de
gráficos normalizados de Robertson (1990). No ábaco Qtn x Fr(%) é possível verificar que o
conjunto de pontos está na região 3, com Fr(%) variando de 1% a 8%, e Qtn de 4 a 14.
Muitos pontos encontram-se na região hachurada do ábaco, a qual indica material
normalmente adensado, o que pode ser confirmado através dos ensaios de adensamento
realizados por Jannuzzi (2013). Os pontos à direita dessa região (limite superior de Fr)
são referentes ao material mais próximo da crosta, que tem um maior Fr para a mesma
resistência de ponta. Observa-se ainda no ábaco Qtn versus Bq que a maior parte dos
dados encontra-se na zona 3, com Bq variando de 0,2 a 0,6 e Qtn de 6 a 15. Cabe
salientar que esses pontos, embora plotados na região 3, encontram-se próximos da
transição para a zona 4. Portanto, ambos os diagramas indicam zona 3, o que implica em
um solo argiloso ou argilo siltoso.
Na Figura IV.13 estão plotados os dados da camada do Pleistoceno, onde se
pode verificar que no ábaco Qtn x Fr(%) os pontos estão concentrados na região de
SBT=4, com Fr(%) variando de 1,8% a 5% e Qtn de 5 a 40. No ábaco Qtn x Bq, os
pontos ocupam principalmente as regiões 4 e 5, com alguns pontos de transição
70
ocupando a região 3. Neste ábaco, Bq varia de 0 a 0,55 e Qtn de 5 a 40. Observam-se
alguns pontos de Bq negativo, indicando que o material está sobreadensado ou
compacto, com tendência a dilatar quando cisalhado. Assim, o gráfico Qtn x Fr(%)
indica zona SBT 4 e o Qtn x Bq zona 4 ou 5, e, podendo-se inferir que o comportamento
do solo do Pleistoceno é de uma argila siltosa ou de um silte argiloso.
A Figura IV.17 é a união das Figuras IV.12 e IV.13, onde se pode verificar as
camadas do Holoceno (em cinza) e a do Pleistoceno (em verde).
Figura IV 17 - Pontos das camadas 1 e 2 plotados no gráfico normalizado de Robertson (1990)
Assim como no ábaco proposto por Robertson et al. (1986) ao se comparar os
materiais no mesmo gráfico, verifica-se os pontos do Pleistoceno estão deslocados para
cima em relação aos pontos do Holoceno. Isso acontece uma vez que o material do
Pleistoceno tem maior resistência de ponta que a do Holoceno. Adicionalmente, nos
gráfico Bq há um deslocamento para a esquerda, na direção de aumento da razão de
sobreadensamento, enquanto no ábaco SBTn, esse deslocamento se dá de forma suave
71
para a direita, indicando maior OCR, idade e densidade, e menor sensibilidade. A autora
da presente pesquisa concorda com o ábaco de determinação do tipo solo quanto à
classificação das duas camadas, de modo a interpretar a do Holoceno – solo argiloso ou
argilo siltoso – como um solo argiloso, em virtude da baixa razão de atrito (FR), da
pequena resistência de ponta e da geração de excesso de poro-pressão u2 e a camada do
Pleistoceno como sendo uma argila siltosa ou um silte argiloso. No que diz respeito à
sensibilidade a autora também interpreta a camada no Holoceno como sendo mais
sensível do que a do Pleistoceno. Já com relação ao OCR a autora reafirma o
comentário anterior que menciona a expectativa do material do Pleistoceno ser
normalmente adensado com um OCR igual ou ligeiramente menor do que o do
Holoceno, divergindo das propostas dos ábacos.
iii) Análise da proposta de Schneider et al. (2008)
Os dados da camada do Holoceno plotados sobre o gráfico de Schneider et al.
(2008) estão apresentados na Figura IV.14 em dois formatos: o primeiro ábaco,
𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡
𝜎𝑣𝑜) 𝑥𝑙𝑜𝑔 (
∆𝑢2
𝜎𝑣𝑜′ ) , que tem uso indicado para argilas, siltes argilosos, siltes,
siltes arenosos e areias, onde não ocorre a geração de excesso de poro-pressão negativa
durante a penetração, e o segundo, 𝑙𝑜𝑔 (𝑄 =𝑞𝑡
𝜎𝑣𝑜) 𝑥 (
∆𝑢2
𝜎𝑣𝑜′ ), é indicado para areias e solos
transicionais com pequeno excesso de poro-pressão negativa durante a penetração
(conforme mencionado no Capítulo 2, item 2.3).
Nota-se que o conjunto de pontos ocupa predominantemente a região 1b do
gráfico, a qual corresponde a argilas, com alguns pontos sobre a zona 1a (siltes e argilas
com baixo índice de rigidez), com Q=qcnet/σvo variando de 4 a 18 e Δu2/σ’vo de 1,5 a 7.
72
Com a maioria dos pontos sobre a zona 1b, pode-se dizer que o solo do Holoceno
segundo este método é uma argila.
Na Figura IV.15 estão plotados os dados da camada do Pleistoceno, também em
dois formatos (idênticos aos mencionados anteriormente), onde os resultados estão
dispersos nas zonas 1a (siltes e argilas com baixo índice de rigidez) e 1b (argilas), com
alguns pontos ocupando a zona 3 (solos transicionais). Os dados normalizados de
resistência de ponta (Q) estão variando de 4 a 45, e o excesso de poro-pressão (Δu2/σ’vo)
de 0 a 10, com alguns pontos negativos, indicando que o material está sobreadensado ou
compacto. Portanto, a proposta de Schneider et al. (2008) não conduz a uma única zona
de tipo de solo, e indica somente que se trata de um material de granulometria fina
(argila ou silte).
A Figura IV.18 é a união das Figuras IV.14 e IV.15, onde se pode verificar as
camadas do Holoceno (em azul) e a do Pleistoceno (em verde).
Figura IV 18 - Pontos das camadas 1 e 2 plotados no gráfico proposto por Schneider et al. (2008)
73
Ao se comparar os dois materiais plotados no mesmo ábaco (Figura IV.18),
observa-se que os pontos do Pleistoceno estão deslocados para cima e levemente para a
direita, indicando que a camada do Pleistoceno tem um cv maior que a do Holoceno, e a
indicação de um aumento do OCR da camada do Pleistoceno em relação à do Holoceno.
Os mesmos comentários feito para as propostas de Robertson et. (1986) e Robertson
(1990) são válidos para Schneider et alii (2008).
iv) Análise segundo os trabalhos recentes de Robertson (2009, 2012a)
Atualizações recentes da proposta de Robertson (1990) podem complementar a
análise do tipo de comportamento de solo. Segundo Robertson (2012b), quão maior o
índice de classificação dos solos Ic, maior é a plasticidade de um dado material, sendo
Ic=2,60 um valor estimado, que limita materiais plásticos e não plásticos. Nesse sentido,
a Figura IV.19 indica o aumento de plasticidade a partir de Ic=2,60, de modo que a
argila do Holoceno mostra-se mais plástica do que o silte argiloso do Pleistoceno, o
qual, inclusive, tem sua mancha de pontos situada bem próxima à curva divisória
Ic=2,60, o que implica em um comportamento pouco plástico. Isso está correto, uma vez
que a camada do Holoceno possui maiores valores de LL e IP que a do Pleistoceno.
74
Figura IV 19 - Índice de classificação dos solos Ic sobreposto ao gráfico Qt x Fr, adaptado de Robertson (2009)
As Figuras IV.20 e 21 apresentam, respectivamente, os dados das camadas de
solo do Holoceno e Pleistoceno plotados no ábaco de classificação dos solos Qt x Fr
com os limites aproximados do comportamento drenado-dilatante, drenado-
compressivo, não-drenado-dilatante, não-drenado-compressivo.
Figura IV 20 - Pontos do Holoceno plotados no gráfico Qt x Fr com os limites aproximados do comportamento
mecânico do solo, adaptado de Robertson (2012a)
Pontos de transição de camada
75
Figura IV 21 - Pontos do Pleistoceno plotados no gráfico Qt x Fr com os limites aproximados do
comportamento mecânico do solo, adaptado de Robertson (2012a)
No que diz respeito à camada do Holoceno, Figura IV.20, pode-se dizer que
todos os dados encontram-se praticamente na região de carregamento não drenado;
quanto à tendência de variação de volume, observa-se que a maioria dos dados
apresenta tendência de compressão quanto cisalhado, todavia, um número significativo
apresenta dilatância. Esses dados que apresentam dilatância estão situados próximos à
camada sobreadensada, entre as profundidades de 3 m e 4 m. Ambas as tendências,
dilatante e compressiva, podem ser confirmadas pelos ensaios DSS realizados por
Jannuzzi (2013). Pode-se dizer que, no geral, a camada normalmente adensada do
Holoceno tem um comportamento não drenado e compressivo.
No que concerne à Figura IV.21, observa-se que os pontos com círculo em
vermelho compreendem os pontos de transição da camada de argila do Holoceno para a
do Pleistoceno, os quais apresentam um comportamento não-drenado de compressão.
Os demais dados da camada do Pleistoceno encontram-se na zona não drenada com
comportamento dilatante, com alguns dados na região de transição de não drenado para
76
drenado. Pode-se dizer que a camada do Pleistoceno comporta-se majoritariamente de
forma não drenada e dilatante. Vale salientar que se esperava um comportamento
compressivo, e não dilatante, na camada do Pleistoceno, em função de se acreditar ser
uma camada normalmente adensada.
A Figura IV.22 apresenta os dados do Pleistoceno plotados na proposta de
Robertson (2012a) sobreposta ao ábaco de Schneider et al. (2008). O contorno de Bq,
em linhas azuis, é plotado para exemplificar a conexão com a razão Δu2/σ’vo e o
contorno de OCR, em linhas tracejadas, para verificar a razão do sobreadensamento. A
autora da presente pesquisa tem conhecimento que a melhor comparação para o tipo de
material estudado seria realizado com a primeira proposta de Schneider et al. (2008),
que é para argilas, siltes argilosos, siltes, siltes arenosos e areias, onde não ocorre a
geração de excesso de poro-pressão negativo durante a penetração, entretanto Robertson
(2012a) faz a comparação com o segundo e a título de análise este será interpretado.
Figura IV 22 - Dados do Pleistoceno plotados no ábaco de classificação de Schneider et al. (2008) com o
contorno de Bq e OCR (Robertson, 2012a)
77
De acordo com o exposto na Figura IV.22, a razão de sobreadensamento varia de
1 a 35, o que muito provavelmente não é verdade. Segundo Jannuzzi (2013), o OCR em
Sarapuí II é constante em profundidades abaixo da crosta, na faixa de 1,7 a 2,0, para a
camada do Holoceno. Há a necessidade de realização de maior número de ensaios de
adensamento na camada do Pleistoceno para sanar esta questão. Conforme foi abordado
no item 2.3.3, Robertson (2012a) menciona que o uso de Δu2/σ’vo, não é bom o
suficiente para estimar OCR. Contudo, seria interessante verificar a sobreposição de
OCR principalmente sobre os formatos (log Q x logΔu2/σ’vo) e (log Q x log Bq),
indicados para solos argilosos.
De acordo com a proposta de Robertson, (1990 e 2012a), a camada do
Pleistoceno é uma argila siltosa ou um silte argilo, com comportamento não drenado,
apresentando dilatância quando cisalhado, o que fica consistente com um solo
sobreadensado (quando sobreposto ao gráfico de Schneider et al., 2008). Entretanto a
autora da presente pesquisa volta a reafirmar a importância da realização de um maior
número de ensaios de adensamento na camada do Pleistoceno, e levanta a possibilidade
do material do Pleistoceno ser normalmente adensado com comportamento compressivo
e não dilatante.
78
A Tabela IV.3 apresenta um resumo da classificação do comportamento do solo
através das propostas analisadas.
Tabela IV 3 - Classificação da argila do Holoceno e do Pleistoceno através das propostas analisadas
Propostas de classificação Tipo de solo por período geológico
Holoceno Pleistoceno
Robertson et al. (1986)* Zona 3
Argila/ argila siltosa
Zona 4
Argila siltosa/ silte argiloso
Robertson (1990) Zona 3
Argila/ argila siltosa
Zona 4
Argila siltosa/ silte argiloso
Schneider et al. (2008) Zona 1b
Argila
Zona 1a ou 1b
Argilas ou siltes e argilas com
baixo índice de rigidez
Robertson (2009)
Correlação do ábaco SBTn
com Ic e a plasticidade do
material
Solo plástico
(Ic superior a 2,95)
Solo pouco plástico
(Ic próximo de 2,60)
Robertson (2012a)
Correlação com a resposta
ao cisalhamento
Não drenado
Compressivo
Não drenado
Dilatante
*De acordo com a proposta de unificação (Robertson, 2010)
79
5. Conclusões e Sugestões para Pesquisas Futuras
5.1. Conclusões
Sobre a camada de argila do Holoceno, a camada sobreadensada compreende
aproximadamente os 3 primeiros metros de profundidade, de modo que essa primeira
camada não foi detalhada. Assim, a partir dos 3 metros iniciais, o material apresenta
uma mesma tendência de respostas normalizadas: resistência de ponta, Qtn≈10, relação
de atrito, Fr(%), variando de 2 a 4%, parâmetro de poro-pressão Bq≈0,4 e índice de
comportamento do solo Ic de 2,9. Esses resultados médios indicam um índice de
comportamento do solo (SBTn) igual a 3, ou seja, material que se comporta como uma
argila ou argila siltosa. Os resultados básicos desta camada apresentam valores médios
de resistência de ponta corrigida, qt, variando entre 180 e 350 kPa, razão ou relação de
atrito, FR, de 1,5 a 3 %, poro-pressão, u2, de 100 a 200 kPa, excesso de poro-pressão,
Δu de 120 kPa e índice não normalizado ISBT de 3,2 a 3,7. Em relação aos ábacos de
classificação do comportamento do solo, as propostas de Robertson et al. (1986) e
Robertson (1990) implicam SBT igual a 3 (argila ou argila siltosa) e, a de Schneider et
al. (2008) zona 1b (argilas).
As respostas do material do período geológico do Pleistoceno indicaram valores
médios normalizados de: resistência de ponta, Qtn igual a 30, relação de atrito, Fr (%),
3,0%, parâmetro de poro-pressão Bq, 0,25, e o índice de comportamento do solo Ic de
2,7. Esses resultados médios indicam um índice de comportamento do solo (SBTn)
igual a 4, ou seja, material que se comporta como um silte argiloso ou uma argila
siltosa. Os resultados básicos desta camada apresentam valores aproximados de
resistência de ponta corrigida, qt, igual a 1200 kPa, razão ou relação de atrito, FR, de
2,5%, poro-pressão, u2, de 300 kPa, excesso de poro-pressão, Δu de 200 kPa e índice
80
não normalizado ISBT de 2,9. Em relação aos ábacos de classificação do comportamento
do solo, os gráficos de Robertson et alii (1986) e Robertson (1990) implicam SBT igual
a 4 (silte argiloso ou argila siltosa). Já o proposto por Schneider et alii (2008) mostra
resultados dispersos nas zonas 1a (siltes e argilas com baixo índice de rigidez) e 1b
(argilas).
Portando, comparando os resultados, a camada do Pleistoceno tem valores
normalizados de resistência de ponta 3 vezes maiores que os da camada do Holoceno,
relação de atrito da mesma ordem de grandeza e parâmetro de poro-pressão Bq 40%
inferior. Os resultados básicos mostram que a camada do Pleistoceno possui valores
absolutos de resistência de ponta corrigida até 5 vezes maiores do que a do Holoceno,
relação de atrito, FR, na mesma ordem de grandeza e excesso de poro-pressão 40%
maior.
De acordo com a proposta de Robertson et al. (1986) modificada por Robertson
(2010), e Robertson (1990), a camada do Holoceno é uma argila ou uma argila siltosa e
a do Pleistoceno uma argila siltosa ou um silte argiloso. Na proposta de Robertson,
(2012a), verifica-se que a camada do Holoceno é plástica com Ic superior a 2,95 e a
camada do Pleistoceno é pouco plástica com Ic próximo de 2,60. Segundo a proposta de
Robertson (2012a), a camada do Holoceno é compressiva não drenada e a do
Pleistoceno dilatante não drenada. Reunindo todas as informações das propostas de
Robertson e colaboradores pode-se dizer que a camada do Holoceno é uma argila
plástica com comportamento compressivo e não drenado e a camada do Pleistoceno é
uma argila siltosa ou um silte argiloso, pouco plástico, com comportamento dilatante,
não drenado.
81
Já de acordo com a proposta de Schneider et al. (2008) a camada do Holoceno é
uma argila e a do Pleistoceno um silte ou argila com baixo índice de rigidez.
A autora da presente pesquisa considera a camada do Holoceno como uma argila
plástica de comportamento compressivo, não drenado. Já a camada do Pleistoceno como
uma argila siltosa ou um silte argiloso, pouco plástico, com comportamento
compressivo (e não dilatante como na proposta de Robertson, 2012a) e não drenado.
Vale ressaltar que, considerando que todo o depósito de Sarapuí II tenha sido formado
submerso e que não tenha ocorrido erosão, espera-se que a camada do Pleistoceno seja
normalmente adensada. Para verificar se esta hipótese está correta torna-se necessário a
realização de mais ensaios de adensamento.
Se confirmada a hipótese de que a camada do Pleistoceno é normalmente
adensada, sugere-se uma modificação das tendências de aumento de OCR (em todos os
métodos), assim como dos limites do comportamento do solo na proposta de Robertson
(2012a).
Os ábacos das propostas de Robertson et al. (1986) modificada por Robertson,
(2010), Robertson, (1990), Robertson (2012a) e de Schneider et al. (2008) foram
capazes de prever comportamentos semelhantes entre eles, tanto para a camada do
Holoceno quanto para a do Pleistoceno, no que diz respeito ao tipo de comportamento
do solo.
5.2. Sugestões para Pesquisas Futuras
Seguem algumas sugestões para pesquisas futuras:
(i) Realização de ensaios de caracterização (granulometria e limites de Attenberg)
para a camada do Pleistoceno.
82
(ii) Realização de ensaios de adensamento padrão 24 horas na camada do
Pleistoceno para comparar com a camada do Holoceno, e assim esclarecer a
história de tensões.
(iii) Realização de ensaios de cisalhamento simples (DSS) e/ou triaxial.
(iv) Sobrepor a proposta de Robertson (2012a) nas três propostas de Schneider et al.
(2008) e não só na segunda como foi feito.
(v) Verificar o tipo de solo também em outras propostas de ábacos, como a de
Eslami e Fellenius (1997), que diferencia uma argila siltosa de um silte argiloso
e a de Jefferies e Davies (1991), que além do tipo de solo também estima a
plasticidade, variação volumétrica e razão de sobreadensamento.
(vi) Verificar os ábacos de comportamento do tipo de solo do ensaio dilatômetro
para as duas camadas analisadas no presente trabalho.
(vii) Elaboração de um terceiro ábaco de tipo de comportamento do solo utilizando os
resultados de u1, principalmente no que diz respeito às tendências de OCR.
(viii) Sugere-se que na próxima versão do programa CPeT-IT v.1.7.6.42, da
Geologismiki, seja incorporada uma ferramenta que permita distinguir as
camadas em um mesmo perfil, por cores, dos diversos ensaios realizados.
83
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