Na teoria de adensamento de Terzaghi & Frolich admite-se que tanto os grãos sólidos como a água presente nos vazios de um solo são incompressíveis. Como se admite também que o solo está saturado e que vale a lei de Darcy, isso significa dizer que não pode ocorrer no solo nenhuma variação instantânea de volume? Explique.
Ainda que se admita que os grãos sólidos e a água sejam incompressíveis, e que o solo esteja saturado obedecendo à lei de Darcy, isso não significa que não possa haver variação instantânea de volume. O que ocorre é que essa variação de volume só se dá à medida que a água é expulsa dos vazios, o que depende do tempo. Assim, a variação de volume não é instantânea, mas sim progressiva, pois depende da dissipação da poropressão. O solo diminui de volume com o aumento das tensões efetivas

Passo 1

O enunciado apresenta a teoria de adensamento de Terzaghi & Frolich, na qual se admite:
1. que os grãos sólidos e a água nos vazios são incompressíveis;
2. que o solo está totalmente saturado;
3. que o escoamento da água obedece à lei de Darcy.
A pergunta é: isso implica que não pode haver variação instantânea de volume no solo?

Passo 2

Quando dizemos que grãos e água são incompressíveis, estamos afirmando que nenhum deles varia de volume sob pressão. Portanto, qualquer variação no volume total do solo só pode ocorrer por mudança no volume de vazios, isto é, quando parte da água é expulsa ou admitida no meio poroso.
A lei de Darcy impõe que o escoamento da água através dos vazios é proporcional ao gradiente de pressão, mas sempre sujeito a uma resistência viscosa. Consequentemente, a expulsão (ou admissão) de água do solo leva tempo e não acontece de forma instantânea.

Passo 3

No instante em que se aplica uma sobrecarga \Delta \sigma ao solo saturado, a água não tem tempo de escoar e toda a variação de tensão é absorvida pela pressão de poros \Delta u (fase não drenada). Assim, imediatamente após a carga:
\Delta u = \Delta \sigma,
e a tensão efetiva \Delta \sigma' permanece inalterada, gerando \Delta e = 0 (sem variação de vazios e, portanto, sem variação de volume).
Com o passar do tempo, a água começa a escoar segundo Darcy, a pressão de poros \Delta u diminui e a tensão efetiva \Delta \sigma' aumenta. Esse aumento de tensão efetiva provoca redução do volume de vazios ( \Delta e < 0), gerando variação de volume do solo de forma progressiva.

Resposta

Não há variação instantânea de volume porque, sob carga súbita, a água não escoa imediatamente (fase não drenada) e os componentes são incompressíveis. A variação de volume só ocorre gradualmente, à medida que a água é expulsa pelos vazios segundo a lei de Darcy, dissipando a pressão de poros e elevando a tensão efetiva.

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