Com base nos estudos da resistência ao cisalhamento dos solos, responda o que se pede abaixo:
a) (1,5 Ponto) Sendo realizado um ensaio CU, de uma argila normalmente adensada, represente o comportamento das curvas: i) tensão vs deformação axial; ii) deformaçāo vertical vs deformaçāo axial; e iii) pressão neutra vs deformação axial.
b) (1,0 Ponto) Explique corretamente o que é indice de vazios critico de uma areia e comente sobre a variação de volume de um solo arenoso, quando submetido a um ensaio de resistência ao cisalhamento, a partir de um indice de vazios inicial menor do que crítico.

Passo 1

O enunciado trata do ensaio triaxial consolidado não drenado (CU) aplicado a uma argila normalmente adensada e pede:
a) os comportamentos qualitativos das curvas
i) tensão desviadora q versus deformação axial varepsilona;
ii) deformação volumétrica varepsilonv versus deformação axial varepsilona;
iii) pressão de poros u versus deformação axial varepsilona.
b) definição de índice de vazios crítico ec de uma areia e comentário sobre a variação de volume de um solo arenoso denso (i.e.\ com índice de vazios inicial ei < ec) durante o cisalhamento.
Para resolver, vamos usar conceitos de resistência ao cisalhamento, comportamento contrátil/dilatante e teoria do estado crítico.

Passo 2

i) Curva tensão desviadora q versus deformação axial varepsilona em argila normalmente adensada:
A curva parte de zero, sobe quase linearmente até um pico qpeak (pois NC tende a estratificar e gerar ligeiro amolecimento) e depois decresce até um valor constante qcs correspondente ao estado crítico.

Passo 3

ii) Curva deformação volumétrica varepsilonv versus deformação axial varepsilona em argila NC:
Como o solo inicialmente consolida sob dreno e no cisalhamento não drena, ele tende a contrair internamente. Logo varepsilonv cresce (volume diminui) monotonamente até estabilizar num valor associado ao estado crítico, sem apresentar dilatação.

Passo 4

iii) Curva pressão de poros u versus deformação axial varepsilona em CU NC:
Toda a contracção interna gera aumento de pressão de poros. Assim u sobe rapidamente nas primeiras deformações, atinge um pico próximo de qpeak (reduzindo a tensão efetiva) e depois tende a um patamar estável quando o solo alcança o estado crítico.

Passo 5

Definição de índice de vazios crítico ec de uma areia:
É o valor de índice de vazios no qual, ao longo do cisalhamento em condições drenadas, o solo não apresenta variação de volume adicional. Em outras palavras, em e=ec a tendência contrátil e dilatante se equilibram.

Passo 6

Variação de volume de solo arenoso denso ( ei<ec) num ensaio triaxial drenado:
Como o solo está mais compacto que no estado crítico, ao cisalhar ele dilata, ou seja, o volume aumenta. Esta dilatação gera redução de pressão de poros (em drenado a água sai) e, por consequência, elevação da resistência ao cisalhamento.

Resposta

a)
i) q versus varepsilona: sobe quase linear ao pico e depois decai até o nível do estado crítico.
ii) varepsilonv versus varepsilona: contracção contínua (aumento de varepsilonv) até estabilizar.
iii) u versus varepsilona: aumento rápido até um pico, depois atinge um patamar constante.
b) O índice de vazios crítico ec é aquele em que não há variação de volume durante o cisalhamento drenado. Se o solo arenoso inicial tem ei<ec, ele se dilata (volume aumenta) ao ser submetido a cisalhamento.

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