A potencialidade de colapso dos solos pode ser avaliada de várias formas, sendo os ensaios de laboratórios uma das formas de se analisar a colapsividade dos solos.
2.3.6.1 Ensaios de Caracterização
A simplicidade na execução dos ensaios de caracterização dos solos faz com que se busquem correlações entre o potencial de colapso dos solos e suas propriedades de natureza como: índices físicos, granulometria e os limites de Atterberg. Os dados obtidos através de ensaios de caracterização são utilizados para uma análise prévia da susceptibilidade ao colapso do solo (item 2.3.7.1), pois a característica colapsível está intrinsecamente relacionada com a estrutura do solo, ver Mendonça (1990).
2.3.6.2 Ensaios Oedométricos
Os ensaios oedométricos, também conhecidos como ensaios de adensamento, são considerados os mais significativos na determinação do colapso do solo, pois estes ensaios além de determinar qualitativamente a colapsividade do solo, também fornecem resultados que possibilitam avaliar a magnitude do colapso do solo.
Os resultados dos ensaios laboratoriais devem simular as condições de campo, representando os históricos de tensões reais do solo nas condições do teor
de umidade natural. Quanto ao assunto Mendonça (1990) entende que a
quantificação do colapso é obtida com a inundação do corpo de prova nas mesmas condições de campo.
Os ensaios oedométricos se dividem em duas metodologias: ensaio oedométrico duplo (adensamento duplo) e simples (adensamento simples).
2.3.6.2.1 Adensamento Duplo
Este ensaio foi proposto por Jennings e Knight (1957) e consiste basicamente em quantificar o colapso sofrido pelo solo, através da comparação de um corpo de prova na umidade natural e outro previamente inundado.
Jennings e Knight (1957) propõem o seguinte procedimento para o ensaio duplo oedométrico:
Os dois corpos de prova (na umidade natural) devem ser mantidos durante 24 horas sob a carga de 1,0 kPa;
No final deste estágio, um corpo de prova é inundado, por inundação da célula do oedômetro, enquanto o outro corpo de prova é mantido na umidade natural; os dois corpos de prova são mantidos neste segundo estágio durante 24 horas;
A partir do final do segundo estágio, o ensaio se procede na forma convencional, ou seja, dobrando-se a carga aplicada a cada estágio de 24 horas até uma determinada carga, podendo, também, incluir um ou mais ciclos de descarregamento e recarregamento.
Terminado os ensaios, podem-se construir gráficos (Figura 8)
relacionando o índice de vazios (e) e o logaritmo da tensão aplicada (log ). v
Figura 8 - Curvas resultantes do ensaio oedométrico duplo (e x logv).
Fonte: Mendonça (1990).
Jennings e Knight (1957) garantem que essa idealização é satisfatória para o uso de estimativas de colapso aplicadas em obras de engenharia geotécnica, embora alguns resultados obtidos atestem o contrário.
Na Figura 8, observa-se que as duas curvas possuem valores distintos dos índices de vazios iniciais, devido a isto se faz necessário um ajuste entre as
curvas (e x log ). v
Jennings e Knight (1975) sugeriram um ajuste para as curvas (e x log ) v
resultantes do ensaio oedométrico duplo. O procedimento para ajustar essas curvas está descrito a seguir:
1. Primeiramente deve-se transladar verticalmente a curva do corpo de
prova que está sob a condição de umidade natural até o ponto (e0, ). v0
Onde é a tensão vertical geostática e v0 e0 é o índice de vazios do
solo para esta tensão (Figura 9.a).
2. Caso aconteça da tensão de pré-adensamento do corpo de prova pré- inundado ( ) ser muito próxima de vp s (0,8v0 <v0 <1,5vp s ), v0
Jennings e Knight (1975) recomendam que o ajuste seja feito
transladando a curva até o ponto (e0, ) na reta virgem. (Figura 9.b); v0
Figura 9 - Ajuste das curvas do ensaio oedométrico “duplo”
Fonte: Jennings e Knight (1975).
Estes ajustes só são aplicados aos solos que, sob a solicitação natural do
não se modifica.Estes tipos de solos estão localizados em regiões de alto índice pluviométrico.
Existem solos que sofrem colapso com apenas um aumento no teor de umidade, mesmo sem aplicação de sobrecarga, aos quais não se aplicam os ajustes mostrados anteriormente. Mendonça (1990) entende que estes solos apresentam características comuns de terem sido depositados recentemente e de estarem localizados em regiões de baixo índice pluviométrico.
Uma forma de se verificar a ocorrência de colapso através do ensaio
oedométrico duplo é a produção de gráficos (deformação específicas x log ), tais v
curvas terão o mesmo ponto inicial com deformação inicial nula para uma mesma tensão vertical inicial (Figura 10). Dessa forma não existe necessidade de transladar as curvas. Porém, deve-se garantir uma homogeneidade suficiente entre os dois corpos de prova.
Figura 10 - Curvas deformação específica x logv em ensaio oedométrico duplo.
Fonte: Mendonça (1990)
2.3.6.2.2 Adensamento Simples
Este ensaio é uma derivação do ensaio oedométrico convencional, no qual se acrescenta durante a sua execução um estágio de inundação do corpo de prova. O procedimento do ensaio oedométrico simples (Figura 11) consiste basicamente nos seguintes passos:
1. Molda-se o corpo de prova, tendo o cuidado de manter o mesmo teor de umidade natural.
2. Inicia-se o ensaio oedométrico simples da mesma forma do ensaio convencional até o estágio da carga para a qual se quer estimar o colapso;
3. Aguarda-se a estabilização das deformações;
4. Coloca-se o fluído saturante na célula oedométrica, inundando assim o corpo de prova, sem variar a carga aplicada.
5. Realizam-se as leituras das deformações no estágio de colapso.
6. Para finalizar pode-se submeter o corpo de prova a tensões adicionais até se completar o ensaio.
Figura 11 - Curva resultante do ensaio oedométrico simples.
Fonte: Mendonça (1990)
A vantagem do ensaio oedométrico simples quando comparado ao ensaio duplo é que não existe a heterogeneidade entre os corpos de prova, pois o ensaio é realizado apenas com um corpo de prova. Já a vantagem do ensaio oedométrico duplo é a estimativa de colapso para um grande intervalo de tensões.
Apesar de ser mais lenta a análise do comportamento colapsível por ensaio oedométrico simples, a representação das condições de campo é melhor e a análise é mais fácil, fornecendo dados mais consistentes.
2.3.6.3 Ensaios de campo
A busca para se obter praticidade no resultado e a dificuldade de amostrar os solos colapsíveis faz-se com que alguns autores utilizem ensaios de campo para se avaliar a colapsividade dos solos, ver, por exemplo, Futai (1997).
Os principais ensaios de campo utilizados são: SPT (Standard Penetration Test), CPT (Cone Penetration Test), ensaios de placas e pressiômetro.
Em seu trabalho Futai (1997) cita que no Brasil o estudo quanto aos ensaios de campo vem sendo realizados por Cudmani (1994), Schanaid e Rocha Filho (1994), Shnaid e Consoli (1995), Suyen (1995), Bosh (1996), Blight e Shen (1996). Os resultados de campo indicam grande discrepância na avaliação da capacidade de carga dos solos colapsíveis (Reginatto, 1971; Ferreira et al, 1986; Ferreira, 1995; Milovic, 1988).
A presente dissertação limita-se a ensaios laboratoriais, logo os ensaios de campo não serão detalhados.
2.3.6.4 Outros Ensaios
Existem outros ensaios e métodos utilizados para o estudo do colapso, são eles: microscopia eletrônica, ensaios físico-químicos, e ensaios de cisalhamento.
A microscopia eletrônica é uma ótima ferramenta que possibilita observar a microestrutura (arranjo estrutural, distribuição de poros, contato entre as partículas e forma dos conectores) dos solos colapsíveis. Segundo Mendonça (1990), estudos detalhados sobre a microscopia eletrônica podem ser encontrados em McGown e Collins (1975), Wolle et all (1978), Derbyshire e Mellors (1988); Grabowska e Oslszewska (1988) e Guouri (1988).
Os ensaios físicos-químicos são utilizados quando se busca um conhecimento do complexo estrutural de um solo e do líquido percolante durante o colapso, como se verifica em De Carvalho (1987), Mariz e Casanova (1994), Mendonça e Mahler (1994) e Ferreira (1995).
Os ensaios de cisalhamento direto e o triaxial para observar o colapso objetivam investigar a influência na inundação em solos não saturados durante o processo de cisalhamento, ver, por exemplo, Futai (1997). Através desses ensaios é possível verificar a alteração de parâmetros de resistência e influência no comportamento tensão-deformação.