Sammenfatning

O termo ‘liquefação’ pode englobar diferentes conceitos e há, então, que se ter cuidado ao se aplicar genericamente esta terminologia única para descrever fenômenos que são essencialmente distintos (Casagrande, 1975; Robertson, 1994; Kramer, 1996; Olson, 2001). Robertson (1994) apresentaram uma proposta de classificação dos diversos processos associados ao fenômeno geral da liquefação dos solos, que está formalizado por Robertson e Fear (1998) da seguinte forma:

¾ Fluxo por Liquefação: ocorre quando um solo contrátil e saturado exibe um comportamento do tipo strain softening, que se caracteriza por uma perda de resistência com a deformação, após carregamentos monotônicos e cíclicos não drenados. Para ocorrer o fluxo de liquefação in situ, a tensão cisalhante imposta ao solo (τd) deve ser maior (Figura 2.10a) do que a resistência de estado

permanente ou resistência cisalhante liquefeita (Sus). Por outro lado, solos que

tendem a exibir comportamento do tipo strain hardening não seriam passíveis de mobilização do fenômeno (Figura 2.10b).

Figura 2.10 – Mobilização (a) e não mobilização (b) dos mecanismos de fluxo por liquefação sob carregamentos estáticos e cíclicos

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¾ Deformação cíclica: refere-se ao acúmulo de excesso de poropressões durante um carregamento cíclico em solos que normalmente apresentam dilatância durante carregamentos monotônicos; o aumento das poropressões ocorre antes do solo atingir a sua condição limite de deformação. O limite do comportamento da deformação do solo é dependente da magnitude da tensão cisalhante inicial em relação à tensão cisalhante aplicada. Este limite pode ser descrito de duas formas:

9 Liquefação cíclica: ocorre quando a tensão de cisalhamento cíclica transmitida para o solo é grande o suficiente para gerar uma reversão na tensão de cisalhamento. Condições de tensões efetivas nulas podem ser desenvolvidas induzindo grandes deformações. Estas deformações, elevadas durante o carregamento cíclico, tendem a se estabilizar uma vez interrompido o carregamento;

9 Mobilidade cíclica: ocorre quando a tensão de cisalhamento cíclica transmitida para o solo não é suficientemente grande para gerar uma reversão na tensão de cisalhamento. Nestas condições, tensões efetivas nulas não são mobilizadas e as deformações tendem a ser geralmente pequenas.

Olson (2001) utiliza uma nomenclatura ligeiramente modificada, definindo os seguintes mecanismos associados à liquefação dos solos:

¾ Fluxo por Liquefação: é um processo do tipo strain softening, caracterizado por elevada deformação e perda de resistência em solos sem coesão, saturados e com tendência à contração durante cisalhamento não drenado. Este comportamento por ser ativado tanto por um carregamento estático como dinâmico ou por deformações não drenadas sob carga constante (Figura 2.11). O fluxo de liquefação somente ocorrerá no campo se a tensão cisalhante estática for maior do que a resistência de estado permanente ou resistência cisalhante liquefeita (su(LIQ)).

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Figura 2.11 – Fluxo por liquefação sob carregamentos estáticos e cíclicos (Olson, 2001)

¾ Mobilidade Cíclica – a mobilidade cíclica é o resultado dos acréscimos dos excessos das poropressões com a perda da resistência cisalhante resultante de carregamentos estáticos e cíclicos concorrentes (Figura 2.12), sendo possível distinguir três mecanismos de mobilidade cíclica, em função das diferentes trajetórias de tensões mobilizadas:

(a) não há reversão de tensões e a resultante das tensões cisalhante estática e cíclica está sempre abaixo da resistência cisalhante do estado (regime) permanente;

(b) não há reversão de tensões, mas, em alguns períodos momentâneos, a resultante das tensões cisalhante estática e cíclica ultrapassa a resistência cisalhante do estado permanente;

(c) há reversão de tensões e a resultante das tensões cisalhante estática e cíclica está sempre abaixo da resistência cisalhante do estado (regime) permanente.

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Segundo Olson (2001), em contraste com o fluxo de liquefação, a tensão cisalhante estática nos casos da mobilidade cíclica é menor do que a resistência cisalhante liquefeita (ou resistência do estado permanente). A mobilidade cíclica ocorre tipicamente em solos fofos a medianamente compactos, mas pode ocorrer em solos compactos se o carregamento for forte o bastante, com duração suficiente e em condições de campo favoráveis. Portanto, depois de um período de carregamento sísmico ou cíclico, deformações permanentes significativas podem ser acumuladas, particularmente na direção das tensões cisalhantes estáticas atuantes. Entretanto, quando o carregamento cessa, as deformações também cessam, caracterizando a chamada mobilidade cíclica.

¾ Liquefação em terrenos planos – o termo liquefação em terrenos planos é um subconjunto de mobilidade cíclica que ocorre quando a tensão cisalhante estática é nula. Neste caso, a liquefação é comumente associada ao desenvolvimento dos fenômenos chamados de sand boils (excesso de poropressões, causando um rápido fluxo de água para superfície do terreno após carregamentos dinâmicos, com transporte de partículas de solos através de fissuras existentes ou formadas no depósito sob forma de pequenas erupções de areia) e recalques de terrenos em solos granulares e ao atrito negativo em fundações profundas, após ocorrência de sismos.

No escopo desta dissertação, compreendendo a análise da liquefação estática de rejeitos, a abordagem está centrada na mobilização do fenômeno do fluxo por liquefação de rejeitos que exibem um comportamento do tipo “strain softening”. A complexidade relativa a uma correta previsão das poropressões geradas neste tipo de comportamento tem norteado a proposição de se utilizar a resistência ao cisalhamento não drenada em análises de estabilidade envolvendo estes materiais (Ladd, 1972; Bishop, 1973; Poulos

et al., 1985; Olson, 2001). Visando aplicar abordagens mais conservativas nas análises

de estabilidade de depósitos de materiais que apresentam comportamento tensão- deformação do tipo strain softening durante o cisalhamento não drenado, recomenda-se adotar em projeto metodologias baseadas na resistência não drenada liquefeita e não no valor da resistência não drenada de pico (Poulos, 1988).

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Olson (2001) propõe um método que utiliza a resistência não drenada de pico para análise do gatilho e, se houver, utiliza a resistência não drenada liquefeita. A prática corrente tem sido a obtenção deste parâmetro por meio de ensaios triaxiais em laboratório, mas, mais recentemente, tem-se utilizado correlações com valores de resistência à penetração, obtidos por meio de ensaios de campo, como exposto no item a seguir.