AS OCORRÊNCIA DE SOLOS COLAPSÍVEIS

II.2 CONCEITO DE COLAPSO

O colapso é o termo utilizado para os recalques adicionais de uma fundação devido ao umedecimento de um solo não saturado, normalmente sem aumento nas tensões aplicadas (JENNINGS e KNIGHT, 1975). Os solos não saturados sujeitos a este fenômeno são, normalmente, denominados de “Solos Colapsíveis”.

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1 “Superfície de Estado” de um elemento de solo é representada pelo conjunto de pontos, em um sistema de eixos coordenados num espaço tridimensional, definidos pelas variáveis de estado e o estado de tensão.

2 “Variáveis de Estado” ou “Parâmetros de Estado” são aquelas variáveis físicas do solo que são necessárias e suficientes para descrever completamente o seu estado, independente de sua história passada. Em solos não saturados estas variáveis são o índice de vazios e o grau de saturação

(POOROOSHAB, 1961 citado por MATYAS e RADHAKRISHNA, 1968).

II.3 OCORRÊNCIA DE SOLOS COLAPSÍVEIS

Geralmente a ocorrência de solos colapsíveis está relacionada a locais com deficiência hídrica, em regiões de baixos níveis de precipitações pluviométricas, embora tenha havido a constatação desses tipos de solos em outras regiões de maior pluviosidade.

Neste contexto incluem-se os ambientes tropicais, os quais, segundo VILAR et al. (1981), apresentam condições propícias para o desenvolvimento de solos colapsíveis. Seja pela lixiviação de finos dos horizontes superficiais nas regiões onde se alternam estações de relativa seca e de precipitações intensas, seja pela deficiência de umidade que se desenvolvem em regiões áridas e semi-áridas.

Existe uma variedade de formações que podem apresentar comportamento colapsível, variando tanto em textura quanto em estrutura. As maiores constatações estão nos depósitos eólicos, aluviais, coluvionais, solos vulcânicos, solos compactados no ramo seco e solos residuais, sendo a maior incidência nos depósitos eólicos, em especial os loess. Dentro deste universo, os solos colapsíveis têm sido encontrados em quase todas as regiões do mundo. No continente americano, depósitos de loess têm sido encontrados em várias áreas dos Estados Unidos e nos Pampas Argentino (MITCHELL

e COUTINHO,1991).

No Brasil, os solos colapsíveis estão relacionados a outros tipos de formações. As primeiras investigações geotécnicas relacionadas ao comportamento de solos colapsíveis remontam, principalmente, à década de 60, quando durante a construção das

grandes barragens na região Centro-Sul os engenheiros se depararam com solos porosos

e sujeitos a recalques repentinos durante a fase de enchimento dos reservatórios (BEVENUTO, 1982).

 Atualmente esses solos têm sido encontrados em quase todas as regiões do país, como exemplos: Pernambuco (ARAGÃO e MELO, 1982; FERREIRA e TEIXEIRA, 1989; FERREIRA, 1995; COUTINHO et al., 1997; FUCALE, 2000); Bahia (AFLITOS et al., 1990; CARVALHO e SOUZA, 1990); Interior de São Paulo (CINTRA, 1998; COSTA e CINTRA, 2001; LOBO et al., 2001 e outros); Rio Grande do Sul (DIAS, 1994; MARTINS et al., 1997); Tocantins (MORAES et al., 1994; FERREIRA et al., 2002); Brasília (MARIZ e CASANOVA, 1994; CAMAPUM de CARVALHO et al., 2001); e Mato Grosso (FUTAI, 1997; CONCIANI, 1997; FUTAI et al., 2001; FUTAI et al., 2002).

Quanto ao tipo de material, não há uma faixa granulométrica específica que enquadre os solos colapsíveis. Na maioria dos casos, os solos são caracterizados por estruturas fofas, com granulometria variando de silte a areia fina, geralmente uma mistura de areia fina, silte e argila, com predominância do primeiro. Todavia, há exemplos na literatura de solos reconhecidamente colapsíveis predominantemente argilosos. Um exemplo disso pode ser encontrado em FUTAI (1997), que realizou ensaios edométricos convencionais e com sucção controlada em um solo colapsível do Mato Grosso, com as seguintes características granulométricas: 56 a 74% de argila, 16 a 26% de areia e 9 a 17% de silte. O índice de plasticidade médio deste solo foi 24%, vindo a classificá-lo no grupo CL na classificação unificada. Estes resultados mostram que a granulometria nem sempre será um bom indicador da colapsibilidade de um solo.

A colapsibilidade está ligada à estrutura que o solo adquire na sua formação geológica e de duas componentes de tensões efetivas (a tensão total aplicada e a sucção). Nestes termos BARDEN et al. (1973) destacam três condições para que um colapso apreciável ocorra:

1. uma estrutura aberta (porosa), potencialmente instável e não saturada;

2. uma componente de tensão aplicada capaz de desenvolver uma condição metaestável;

3. um valor, suficientemente, elevado de sucção (ou outros agentes de ligação ou cimentações) para estabilizar os contatos intergranulares, e cuja redução em inundação conduzirá ao colapso.

II.4 ESTRUTURA DOS SOLOS COLAPSÍVEIS

Uma das características comuns a todos os solos colapsíveis é o fato destes possuírem uma “estrutura aberta”, frequentemente referida a grãos redondos, unidos por algum material de ligação ou força a qual é susceptível de ser removida ou reduzida por adição de água (BARDEN et al., 1973; POPESCU, 1986). Os materiais de ligação podem variar: argila, carbonatos de cálcio, óxidos de ferro ou ainda soldas (“welding”) nos contatos entre grãos (POPESCU, 1986). O material mais comum encontrado em vários solos colapsíveis é argila. Neste contexto, uma infinidade de arranjos estruturais pode ocorrer.

CLEMENCE e FINBARR (1981) apresentam típicos modelos estruturais comuns em vários solos colapsíveis. Estes modelos encontram-se representados na Figura II.1 e representam, satisfatoriamente, a grande maioria dos solos envolvidos no fenômeno. No caso onde o solo é constituído de areia, com ou sem uma fina camada de silte (Figuras II.1a e II.1b), assume-se que os vínculos são mantidos por forças capilares desenvolvidas entre os contatos areia-areia, silte-areia e silte-silte. Nos casos onde a estabilidade estrutural é mantida por placas de argila, vários arranjos podem ser possíveis. Quando à argila é formada no local por antigênese, ela pode formar uma fina camada revestindo as partículas de quartzo (Figura II.1c), apresentando elevada resistência sob baixo teor de umidade. Quando as partículas de argila provêm de suspensão na água dos poros, a eventual evaporação causará a retração das placas de argila com a água dos meniscos. Em tais condições a argila forma uma estrutura floculada e aleatória (Figura II.1d), mantendo os grãos maiores interligados por contrafortes de argila. No arranjo da Figura II.1e, a estabilidade estrutural é mantida por