Estudo da resistência ao cisalhamento do solo

1. INTRODUÇÃO

O estudo de fluxo de água nos solos é de vital importância para profissionais da construção civil principalmente engenheiros e técnicos, pois a água ao se mover no interior de um maciço de solo exerce em suas partículas sólidas forças que influenciam o estado de tensão do maciço. Em geotecnia, o fenômeno do deslocamento da água através do solo é chamado de percolação da água, conhecer como se dá o fluxo da água no solo é muito importante, pois ele é responsável por um grande número de problemas práticos da engenharia percolação traduz o movimento subterrâneo da água através do solo, especialmente nos solos saturados ou próximos da saturação quando a quantidade de água da chuva infiltrada no solo se torna maior que a capacidade de absorção deste, pode ocorrer perdas de águas por percolação. A resistência ao cisalhamento dos solos é um atributo que pode ser influenciado pela intensidade de uso e manejo dos solos, resultando em significativas alterações nas propriedades físico-mecânicas do mesmo, é definida como a tensão cisalhante que ocorre no plano de ruptura no instante da ruptura, em si é caracterizada pela formação de uma superfície de cisalhamento contínua da massa de solo, existe, portanto uma camada de solo em torno da superfície de cisalhamento que perde suas características durante o processo de ruptura formando assim a zona cisalhada, inicialmente há a formação da zona cisalhada e em seguida desenvolve-se a superfície de cisalhamento. Este processo é bem caracterizado tanto em ensaios de cisalhamento direto, como nos escorregamentos de taludes. Ao longo dos anos, podemos observar um intenso crescimento populacional nas grandes cidades. As pessoas que possuem um menor poder aquisitivo vão ocupando os diversos espaços existentes, sem a adoção das técnicas de construções adequadas, formando as periferias urbanas. Este tipo de ocupação espontânea predispõe as encostas a uma série de fatores causadores dos problemas de instabilidade, decorrentes de ações antrópicas, como retirada da proteção vegetal e escavações feitas de forma irregular. A situação se agrava quando ocorrem as precipitações pluviométricas frequentes e de longa duração. Conhecer como se dá o fluxo da água no solo é muito importante, pois ele é responsável por um grande número de problemas práticos de engenharia. É relevante ter um conhecimento sobre a resistência dos solos e esta se define como resistência ao cisalhamento do solo a tensão cisalhante que ocorre no plano de ruptura no instante da ruptura. E vários materiais sólidos são empregados em construção normalmente resistem bem às tensões de compressão, porém têm uma capacidade bastante limitada de suportar tensões de tração e de cisalhamento.

2. PERCOLAÇÃO DE ÁGUA NOS SOLOS

2.1 Como ocorre a percolação

Em numerosas situações a água livre presente nos maciços terrosos não se encontram em equilíbrio e sim em movimento, a esse movimento de água nos maciços terrosos chama-se percolação, onde a água nos solos se move quando ocorrem diferenças de carga hidráulica entre diversas regiões e o movimento é dirigido para os pontos de menor carga hidráulica.

2.2 Forças de percolação

Para que haja fluxo de água entre dois pontos no solo, é necessário que a energia total em cada ponto seja diferente. A água então fluirá sempre do ponto de maior energia para o ponto de menor energia total, ocorre uma transferência de energia da água para as partículas do solo, devido ao atrito viscoso que se desenvolve. A energia transferida é medida pela perda de carga e a força correspondente a essa energia é chamada de força de percolação. A força de percolação atua nas partículas tendendo a carregá-las consequentemente, é uma força efetiva de arraste hidráulico que atua na direção do fluxo de água.

2.3 Ruptura Hídrica dos Solos

É o processo de perda da resistência e da estabilidade de uma massa de solo por efeito das forças de percolação. Um primeiro tipo de ruptura hidráulica é aquele em que a perda de resistência do solo decorre da redução das pressões efetivas devido a um fluxo d’ água ascendente.

2.4 Percolação

Em geotécnica, o fenômeno do deslocamento da água através do solo é chamado de percolação da água, ou seja, ela representa uma simples infiltração. Conhecer como se dá o fluxo da água no solo é muito importante, pois ele é responsável por um grande número de problemas práticos de engenharia, os quais podem ser resumidos em três grupos:

> A vazão da água através de maciços terrosos, drenos ou filtros;

> O recalque nas fundações das obras;

> A estabilidade geral das massas de solo principalmente de taludes.

Fluxo de água no terreno. (Figura 1)

Quando a água é lançada no terreno, ela tem dois caminhos a seguir: Uma parte entra no terreno e a outra corre pela superfície. A parte que entra no terreno chamamos de infiltração e a quantidade vai depender da porosidade do terreno.

Além da chuva, nós também lançamos água no terreno: Água da pia e do chuveiro.

2.4.1 Terrenos Porosos: São aqueles formados por grãos grandes como as areias e permitem a entrada de uma grande quantidade de água. Sabemos que um terreno é poroso é aquele que permite a absorção rápida da água. A energia potencial total que faz mover o fluido através do meio poroso é constituída pela soma dos potenciais de: Gravidade; Pressão; Eletrostático; Térmico; Forças de natureza físico-química.

- Gravidade: A água fluirá das cotas mais elevadas para as mais baixas.

- Pressão: Do ponto de maior pressão para o de menor pressão.

- Eletrostático: Fluxo do potencial mais elevado para o menor (positivo para o negativo).

- Térmico: Ponto de maior temperatura para o de menor temperatura.

- Forças de natureza físico-química: Atuam diretamente sobre as partículas.

- Química: diferença de concentração de sais: Do maior para o menor.

2.4.2 Terrenos Semi-porosos: São aqueles formados por argila fina e permitem que apenas uma parte pequena de água entre no terreno, ou seja, possui pouca