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A distribuição granulométrica e o formato dos grãos são fatores que têm influência significante no potencial de liquefação de um determinado solo.

Antes, acreditava-se que a liquefação estava restrita apenas a depósitos de areia. Entretanto, tem sido observada a liquefação em siltes não plásticos e até em pedregulhos, tanto em laboratório quanto no campo (Cárdenas, 2004).

A ocorrência do fenômeno em solos grossos está associada à presença de camadas adjacentes menos permeáveis impedindo a dissipação do excesso de poropressões. De acordo com Kramer (1996), citado em Carraro et al. (2003), solos bem graduados são geralmente menos suscetíveis à liquefação do que aqueles com graduação uniforme pois o preenchimento dos vazios formados entre as partículas de tamanhos diferentes resulta em um menor potencial de alteração de volume sobre condições drenadas e consequentemente, menores excessos de poropressão em condições não drenadas. Por outro lado, Lade & Yamamuro (1997) afirmam que areias puras sempre apresentam resistência à liquefação maior do que areias com finos. Conforme citado em Thevanayagam et al. (2000), Aubertin et al. (2003) sugerem duas explicações para este

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comportamento: A primeira é que a presença de mais partículas finas reduz a condutividade hidráulica do solo, dificultando o alívio do excesso de poropressões. A segunda é que a presença de partículas finas prejudica a interação entre os grãos de solo. Bray et al. (2004) observam que não é a quantidade de partículas com granulometria fina (passante na peneira de número 200) que melhor indica a suscetibilidade de um solo à liquefação, e sim a quantidade de argilo-minerais. Desta forma o índice de plasticidade (IP) do solo seria um melhor indicador, o que está de acordo com os estudos de Carraro et al. (2003), que analisou o comportamento de areias puras e areias siltosas. Boulanger & Idriss (2004, 2006), citados em Anderson et al. (2007) utilizam o índice de plasticidade para a diferenciação entre solos com comportamento de areia (“sand-like material”) e solos com comportamento de argila (“clay-like material”). Para estes pesquisadores, solos com IP maior do que 7% podem ser classificados como não suscetíveis à liquefação, por apresentarem comportamento de argila.

De acordo com Terzaghi et al. (1996), o potencial de liquefação de areias com teor de finos maior do que 5% depende da quantidade e da plasticidade dos finos, pois os finos plásticos impedem a separação dos grãos de areia durante um carregamento, garantindo um aumento da resistência à liquefação. Ishihara (1993) atribui a grande resistência à liquefação de areias, contendo siltes plásticos, à coesão dos finos. Este mesmo autor, em seu trabalho publicado dois anos mais tarde (Ishihara, 1995), observou que rejeitos areno-siltosos são suscetíveis à liquefação devido à natureza não plástica dos finos presentes. Conforme citado em Bray et al. (2004), Troncoso e Verdugo (1985) estudaram rejeitos areno-siltosos não plásticos e concluíram que a presença de finos entre os grãos de areia reduz as forças de contato, diminuindo a resistência do solo. De uma maneira geral, o teor de finos influencia na suscetibilidade à liquefação de duas maneiras distintas. Se por um lado a presença de finos plásticos reduz a permeabilidade do solo, por outro esta presença contribui para a resistência ao cisalhamento, devido ao acréscimo de coesão. Entretanto, no caso de solos formados por finos não plásticos, a influência é apenas negativa, com um aumento da suscetibilidade à liquefação causada pela redução da condutividade hidráulica.

O formato das partículas também influencia a suscetibilidade à liquefação. Solos com partículas arredondadas são mais compressíveis do que aqueles com partículas de

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formato angular (Kramer, 1996, citado em Carraro et al., 2003). A força de atrito entre grãos angulares é maior devido ao melhor entrosamento, resultando em uma maior resistência ao cisalhamento.

Figura 2.7 – Limites granulométricos de suscetibilidade à liquefação (modificado de Terzaghi et al., 1996)

Baseado em ensaios granulométricos em solos que sofreram e não sofreram liquefação, Tsuchida (1970), citado em Terzaghi et al. (1996), propôs as curvas de contorno da distribuição granulométrica apresentadas na Figura 2.7(a). O contorno inferior reflete a influência dos finos plásticos que reduzem a possibilidade das areias de contraírem durante o cisalhamento. De acordo com a Figura 2.7(a), depósitos de solo natural com D50 menor do que 0,02 mm ou maior do que 2 mm não são suscetíveis à liquefação. Por

outro lado, de acordo com Terzaghi et al. (1996), rejeitos de mineração são altamente suscetíveis à liquefação, embora contenham uma significativa quantidade de partículas com tamanho de silte e argila, porque estes finos são compostos de sólidos não plásticos. Na Figura 2.7(b) está apresentada a faixa granulométrica para os rejeitos de granulometria fina com suscetibilidade à liquefação (Terzaghi et al., 1996).

18 2.3.3 Condições de Drenagem

Para que a liquefação ocorra, o solo não precisa estar inteiramente saturado e sim com um grau de saturação suficiente para que a contração resulte em expulsão de água ao invés de ar (Aubertin et al., 2003). Yoshimi et al. (1989), citados em Martin (1999), apresentaram dados de ensaios de laboratório em que a liquefação ocorreu em materiais com grau de saturação de aproximadamente 80%.

As condições que determinam se o carregamento de um dado solo, com alto grau de saturação, será drenado ou não drenado são o coeficiente de permeabilidade do solo e a velocidade do carregamento.

Uma condição drenada ocorre quando a velocidade do carregamento é suficientemente baixa para que o solo, de acordo com o seu coeficiente de permeabilidade, consiga dissipar rapidamente todo o excesso de poropressão gerado pelo carregamento. Por outro lado, quando a combinação entre a taxa de carregamento e o coeficiente de permeabilidade resulta na não dissipação rápida dos excessos de poropressão, diz-se que a condição é não drenada.

De acordo com Yamamuro & Lade (1998), um aumento da taxa de carregamento além do limite necessário para garantir a condição não drenada resulta em um acréscimo na resistência do solo. A explicação é que quanto mais rápido os grãos do solo são cisalhados uns pelos outros, menor é a oportunidade para que estes grãos se rearranjem em uma condição mais compacta.