Asylum and immigration as a mechanism of external control

A resistência ao cisalhamento liquefeita tem sido comumente assumida como um parâmetro não drenado. Entretanto, segundo Naesgaard & Byrne (2007), estudos recentes (Vaid & Eliadorani, 1998; Yoshida & Finn, 2000; Kokusho, 1999; Kokusho, 2003; Kulasingam et al., 2004; Sento et al., 2004; Seid-Karbasi & Byrne, 2004; Naesgaard et al., 2005; Malvick, 2005; e Naesgaard et al., 2006) têm mostrado que este pressuposto é frequentemente equivocado, podendo ser não conservador. Estes pesquisadores têm concluído que quando existem barreiras de baixa permeabilidade no interior de um depósito de solo suscetível à liquefação, o fluxo ascendente dos gradientes de poropressão e a redistribuição das pressões, que ocorrem durante e após

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um carregamento, podem resultar na formação de uma zona, imediatamente abaixo da camada de menor permeabilidade, com alto índice de vazios, ou no extremo, na formação de um filme de água. Esta zona tem resistência ao cisalhamento muito baixa a quase nula, que é muito menor do que a que seria obtida em uma situação não drenada. Segundo Idriss & Boulanger (2007), Whitman (1985) foi o primeiro a estudar o conceito da redistribuição dos vazios. Este pesquisador apresentou situações onde gradientes de excesso de poropressão, induzidos por um terremoto, poderiam provocar aumento de volume localizado do solo liquefeito, resultando em uma resistência ao cisalhamento liquefeita in situ muito menor do que a resistência obtida por meio de ensaios de laboratório não drenados.

De acordo com Byrne (2008a), ensaios realizados em modelos reduzidos, como a mesa vibratória de Kokusho (2003) e a grande centrífuga da Universidade de Davis, na Califórnia (Malvick et al. 2004), têm demonstrado o efeito da redistribuição dos vazios durante e após o gatilho da liquefação.

Figura 2.23 – Perfil da deformação volumétrica típica abaixo de uma barreira de menor permeabilidade (modificado de Seid-Karbasi et al., 2008)

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A Figura 2.23 mostra o perfil típico de deformação volumétrica, após a aplicação de um carregamento, ao longo de uma camada de solo suscetível à liquefação coberta por uma barreira de permeabilidade reduzida. De acordo com Seid-Karbasi et al. (2008), na porção de solo imediatamente abaixo da barreira de menor permeabilidade, ocorre dilatação e na porção de solo localizada em maiores profundidades, ocorre contração. Segundo Malvick (2005) e Idriss & Boulanger (2007), o potencial de redução da resistência ao cisalhamento causada pela redistribuição dos vazios, diminui com o aumento da densidade relativa (Dr) da camada de solo. A explicação é que um solo com maior Dr tem os benefícios da redução de volume de água liberada pela zona que sofre contração (porção inferior), somados ao aumento de volume de água que pode ser absorvido pela zona que sofre dilatação (porção superior).

Seid-Karbasi et al. (2008) apresentaram resultados de ensaios triaxiais não drenados e parcialmente drenados (com injeção de água) realizados em amostras de areia. Os resultados demonstram a grande redução da resistência ao cisalhamento que ocorre durante o ensaio com injeção de água, em comparação ao ensaio não drenado. O ensaio realizado em uma condição parcialmente drenada, com entrada de água, simula o processo de expansão com perda de resistência que ocorre no campo devido à redistribuição dos vazios. Na Figura 2.24(a) estão apresentadas as curvas tensão- deformação e na Figura 2.24(b) estão mostradas as trajetórias de tensões efetivas, para os ensaios não drenados e parcialmente drenados.

Figura 2.24 – Comportamentos de uma areia durante ensaio triaxial não drenado e parcialmente drenado (modificado de Seid-Karbasi et al., 2008)

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De acordo com Idriss & Boulanger (2007), a ocorrência da redistribuição de vazios, que causa aumento de volume e perda de resistência in-situ, é dependente principalmente dos seguintes fatores:

Estado inicial e propriedades do solo.

Geometria e condições de contorno do talude (distribuição das tensões cisalhantes iniciais, arranjo estrutural, espessura e permeabilidade das camadas).

Características e magnitude do gatilho causador da liquefação.

Em uma condição adversa, o processo de redistribuição dos vazios reduz progressivamente a resistência ao cisalhamento da zona que está em processo de aumento de volume, até esta resistência alcançar um valor mais baixo do que o necessário para a manutenção da estabilidade. A resistência ao cisalhamento nesta zona pode ser localmente reduzida para zero se houver a formação de um filme de água. Entretanto a resistência ao cisalhamento média ao longo de uma grande área será diferente de zero porque o filme de água pode se dissipar ao longo de trincas que se desenvolvem à medida que o talude se deforma, e normalmente as interfaces geológicas são irregulares o suficiente para impedir a formação de um filme de água contínuo ao longo de uma grande área (Idriss & Boulanger, 2007).

Poulos et al. (1985) afirmam que a resistência liquefeita, depende somente do índice de vazios inicial do solo e não está relacionada à natureza ou magnitude do carregamento que pode causar a liquefação. Entretanto, segundo Kulasingam (2003) e Byrne (2008a), a afirmação de Poulos et al. (1985) é válida apenas no caso de um carregamento não drenado, pois em uma condição parcialmente drenada, em que ocorre a redistribuição dos vazios, o índice de vazios existente antes do gatilho não é preservado, o que repercute em uma mudança na resistência e no comportamento tensão-deformação do solo. Desta forma, quando ocorre esta redistribuição dos vazios, a resistência liquefeita passa a ser uma função do índice de vazios modificado. Além disso, de acordo com Kulasingam (2003) e Byrne (2008a), as consequências da redistribuição dos vazios, incluindo o nível de redução da resistência liquefeita, são dependentes das características do carregamento causador da liquefação.

Segundo Kulasingam et al. (2004) e Naesgaard & Byrne (2007), sem a existência de camadas de menor permeabilidade para retardar a dissipação dos excessos de

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poropressão, a ruptura em fluxo por liquefação geralmente não ocorre, mesmo no caso de taludes relativamente inclinados compostos por areias fofas e sujeitos a carregamentos de grande magnitude. Seid-Karbasi & Byrne (2004), afirmam que, a menos que estejam com uma densidade relativa muito baixa, as areias uniformes apresentam uma resistência não drenada, disponível após o gatilho da liquefação, que geralmente é adequada para manter a estabilidade. Byrne (2008a) explica que é muito difícil encontrar no campo, areias com o índice de vazios maior do que o crítico e portanto, durante um carregamento cisalhante, estas areias tendem inicialmente à contração e após a transformação de fase apresentam uma tendência de dilatação, que durante uma condição não drenada, representa um aumento da resistência ao cisalhamento.

Desta forma, conforme Anderson et al. (2007), o processo de redistribuição dos vazios, é provavelmente o principal responsável pelas baixas resistências ao cisalhamento liquefeitas reportadas por Seed & Harder (1990) e Olson & Stark (2002), a partir da retro-análise de casos históricos de ruptura em fluxo por liquefação.

Byrne (2008a) ressalta que se eventualmente uma areia uniforme estiver com índice de vazios maior do que o crítico, poderá experimentar um comportamento não drenado do tipo “strain-softening”, sem apresentar a posterior tendência de dilatação. Neste caso, de acordo com este pesquisador, a ocorrência da ruptura em fluxo por liquefação seria possível, mesmo sem a existência de barreiras menos permeáveis. Entretanto, de acordo com Byrne (2008a), a resistência disponível nesta situação (não drenada), ainda seria superior à reduzida resistência liquefeita encontrada caso ocorresse a expansão dos vazios, provocada pela presença de um barreira com menor permeabilidade.

Naesgaard & Byrne (2007), concluíram que a existência de barreiras menos permeáveis não deve afetar o gatilho da liquefação, mas pode reduzir drasticamente a resistência disponível durante e imediatamente após o gatilho, podendo resultar em grandes movimentos e escorregamentos.

Segundo Byrne (2008a), a resistência ao cisalhamento liquefeita que pode ser mobilizada ao longo de uma superfície de ruptura crítica, após o gatilho da liquefação, depende da estratigrafia do depósito de solo e da magnitude do carregamento (estático

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ou sísmico) que ativa a liquefação. Para este pesquisador, a escolha correta desta resistência deve ser uma questão de julgamento do projetista.

De acordo com Byrne (2008a), a grande redução da resistência ao cisalhamento liquefeita, provocada pela expansão dos vazios abaixo de barreiras menos permeáveis, está normalmente relacionada a carregamentos cíclicos de grande magnitude. Entretanto, devido ao estado atual de entendimento do fenômeno da redistribuição dos vazios, caso existam camadas contínuas com permeabilidade reduzida no interior de um depósito suscetível à liquefação, é prudente que a possibilidade de ocorrência da expansão dos vazios, com grande redução da resistência liquefeita, seja considerada mesmo se os gatilhos potenciais forem apenas estáticos.