Influência Do Teor Em Matéria Orgânica Na Redução Da .

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Influência do teor em matéria orgânica na redução dafluência por pré-carga: análise laboratorialDissertação apresentada para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil naEspecialidade de GeotecniaAutorAndreia Filipa Vicente VieiraOrientadoresProfessor Doutor Paulo José da Venda OliveiraProfessor Doutor António Alberto Santos CorreiaEsta dissertação é da exclusiva responsabilidade do seuautor, não tendo sofrido correções após a defesa emprovas públicas. O Departamento de Engenharia Civil daFCTUC declina qualquer responsabilidade pelo uso dainformação apresentadaCoimbra, Março, 2016

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialAGRADECIMENTOSAGRADECIMENTOSCom a defesa da presente dissertação chega ao fim mais um capítulo da minha vida, capítuloesse que não foi fácil, mas que com a ajuda, força e dedicação de algumas pessoas tornou tudobem mais fácil. Por isso, resta-me prestar um sincero reconhecimento às pessoas que sempreestiveram do meu lado.Ao professor Doutor Paulo José da Venda que me orientou, transmitindo-me conhecimentosimprescindíveis para a conclusão do presente trabalho, nomeadamente nas correções e ajustesprestados na última fase do trabalho.Ao professor Doutor António Alberto Correia pela sua enorme disponibilidade e boadisposição, apoio e pelas dúvidas esclarecidas durante a elaboração da dissertação.Ao Senhor José António pela sua total e constante disponibilidade em todo o trabalholaboratorial executado, foi sem dúvida uma ajuda muito importante.A todos os professores do perfil de Geotecnia pela excelência do trabalho realizado nas aulas efora delas.Aos meus companheiros de grupo e laboratório, João Carmona e Manuel Porém, obrigado pelapaciência e ajuda prestada durante este último ano.Às grandes amigas, que tenciono levar para a vida, Sara Cardoso, Patrícia Fernandes e SusanaAlmeida, obrigado pelo vosso apoio e amizade ao longo destes anos, principalmente quando ascoisas corriam menos bem. Ao meu namorado, André Silva, por toda a paciência e carinhodemonstrada.Por último, mas sem dúvida as pessoas mais importantes da minha vida, aos meus pais e irmãpor todo o amor, ajuda e compreensão constante, bem como me terem dado todas as condiçõese incentivo para a conclusão deste curso, não esquecendo um especial agradecimento aos meusavós, pela dedicação e apoio ao longo deste percurso, contribuindo todos eles para a pessoa quesou hoje.A todos o meu sincero, MUITO OBRIGADO!Andreia Filipa Vicente Vieiraii

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialRESUMORESUMOA construção de aterros sobre solos moles acarreta problemas de estabilidade e elevadosdeslocamentos, tanto verticais como horizontais. Nestes solos, a presença de matéria orgânicacontribui para a amplificação dos assentamentos, e que estes se prolonguem indefinidamenteno tempo, mesmo sob carga constante.Para tal, a construção de estruturas sobre este tipo de solos só é possível com a utilização detécnicas de melhoramento e reforço de solos. Uma das técnicas mais antigas que tem sidoaplicada é a metodologia da pré-carga, que tem como objetivo principal acelerar osassentamentos devidos à consolidação primária, bem como reduzir os assentamentos porconsolidação secundária.Na dissertação apresentada, pretende-se analisar, por via laboratorial, a influência do teor dematéria orgânica na redução dos assentamentos por fluência do solo mole do Baixo Mondegoquando submetido a pré-carga. Os parâmetros objeto de análise são o teor em matéria orgânicae o nível de pré-carga utilizado. A avaliação da compressibilidade, com particular enfoque nacomponente volumétrica da fluência, será efetuada por intermédio de ensaios edométricos.Depois de realizado o estudo, conclui-se que a presença da matéria orgânica influenciasobremaneira os assentamentos devido à fluência. Verificou-se que os solos com maiorpercentagem de teor em matéria orgânica apresentam um coeficiente de consolidaçãosecundária mais elevado que aqueles em que a presença desta não é tao significativa, logo osassentamentos por fluência são de maior magnitude. No que diz respeito à metodologia da précarga, constatou-se que a sua utilização reduz os assentamentos por fluência, sendo que estaredução é mais eficiente quando usado o nível de pré-carga de maior magnitude.Andreia Filipa Vicente Vieiraiii

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialÍNDICEABSTRACTThe construction of embankments over soft soils is associated with stability problems andhigher displacement that can occur vertically or horizontally. In these soils, the greater presenceof organic matter contributes to the magnitude of the settlements, and these extend indefinitelyover time even under constant load.To built this type of structures over this kind of soils is only possible with the use ofimprovements reinforcement and improvements techniques. One of the oldest techniques thathave been applied is the preloading methodology that aims to speed up the settlements in timeas well as reduce the settlements by secondary consolidation.The presented dissertation, is intended to analyze the influence of organic matter in the creepsettlements reduction, using laboratory methods, reproducing the preloading method. Theparameters of analysis are the amount of organic matter and the pre loading charge level used.The evaluation of compressibility, expressed by the volumetric creep component, will beobtained by edometric tests.After the performed study, it is concluded that the presence of organic matter greatly influencesthe settlement due to creep. In this experience, it has been verified that the soils with the biggestpercentage of organic matter presents a higher coefficient of secondary consolidation that theones where that organic matter is not so significant, so the settlements by creep are of greatermagnitude. Concerning about the methodology of the pre-loading, it was verified that thereduction by pre-loading change was bigger for the level of pre-loading with highest magnitude.Andreia Filipa Vicente Vieiraiv

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialÍNDICEÍNDICEAGRADECIMENTOS .iiRESUMO .iiiABSTRACT . ivÍNDICE . vÍNDICE DE FIGURAS .viiÍNDICE DE QUADROS . ixSIMBOLOGIA . xABREVIATURAS . xi1 INTRODUÇÃO . 11.1Contexto do trabalho . 11.2Estrutura da dissertação . 22 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA . 32.1Aterros sobre solos moles . 32.2Método da Pré-carga. 52.3Fluência . 62.4Impacto da pré-carga na fluência. 102.5Parâmetros que influenciam a fluência . 153 CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DO SOLO . 173.1Solo mole do Baixo Mondego . 173.2Análise e caracterização do solo em estudo . 183.2.1 Índices físicos . 193.2.2 Características de identificação . 193.2.2.1 Curva granulométrica . 193.2.2.2 Limites de consistência . 203.2.2.3 Teor em matéria orgânica . 213.2.3 Classificação do solo . 224 PROCEDIMENTO LABORATORIAL . 254.1Preparação das amostras . 254.2Ensaios efetuados . 294.2.1 Procedimento do ensaio . 294.2.2 Descrição dos ensaios . 325 ANÁLISE DE RESULTADOS . 335.1Introdução . 335.2Ensaio clássico . 33Andreia Filipa Vicente Vieirav

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialÍNDICE5.3Ensaio de fluência. 375.3.1 Sem pré-carga . 375.3.2 Influência da pré-carga . 395.3.2.1 Pré-carga de 25 kPa . 405.3.2.2 Pré-carga de 50 kPa . 415.3.3 Análise conjunta da fluência . 436 CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS . 466.1Conclusões . 466.2Trabalhos futuros . 47REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS . 48Andreia Filipa Vicente Vieiravi

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialÍNDICE DE FIGURASÍNDICE DE FIGURASFigura 2.1- Assentamento resultante da pré-carga (Stapelfedt e Vepsäläinen, 2007). . 6Figura 2.2- Caracterização das 3 fases de fluência sob tensões desviatórias constantes (Kuhn eMitchell,1993). . 7Figura 2.3- Valor de Cαe/Cc para as turfas de Middleton Mesri et al., (1997). . 9Figura 2.4- Interpretação da razão Cαe/Cc na teoria de Mesri e Castro (1987). . 10Figura 2.5- Modelo das “linhas de tempo” (Bjerrum, 1967) adaptado. . 11Figura 2.6- Evolução dos assentamentos verticais medidos quando usado a pré-carga. 12Figura 2.7- Relação do OCR do solo com C e (Alonso et al., 2000). . 12Figura 2.8- Influência do nível de pré-carga nos assentamentos por fluência no solo do BaixoMondego (Mira,2008). 13Figura 2.9- Deformações axiais e volumétricas obtidas em ensaios triaxiais de fluência, com e semrecurso a pré-carga no solo mole do Baixo Mondego (Mira, 2008). . 14Figura 2.10- Aumento da capacidade de carga não drenada com a aplicação da pré-carga(Lehane e Jardine, 2003). 14Figura 2.11-Influência da pré-carga na tensão de rotura do solo mole do Baixo Mondego (Mira, 2008).15Figura 2.12- Influência da ’v para a determinação de Cα (Mesri et al.,1997). . 16Figura 3.1- Curva granulométrica do solo em estudo. . 20Figura 3.2- Determinação do wl. . 21Figura 3.3- Determinação do wp. 21Figura 3.4- Carta de Plasticidade de Casagrande. . 22Figura 3.5- Classificação granulométrica do solo segundo o triângulo de Feret. . 23Figura 4.1- Aspeto do solo antes a) e depois b) da homogeneização. . 26Figura 4.2- Redução a “pó” do solo queimado a 400ºC. . 26Figura 4.3- Mistura com OM 4,1% antes a) e depois b) da homogeneização. . 27Figura 4.4- Algumas das etapas respeitantes à reconstituição das amostras. . 29Figura 4.5- Edométrico clássico a) e de fluência b). . 29Figura 4.6- Célula de consolidação preenchida por água (saturação da amostra). . 31Figura 4.7- Aspeto da água presente na célula de consolidação no final do ensaio. . 31Figura 5.1- Comparação de curvas e-log- ’v para os solos em estudo. . 34Figura 5.2- Variação de Cc ,Cr e Cr/Cc em função da %OM. . 35Figura 5.3- Aplicação do método de Casagrande. 36Figura 5.4- Variação do e0 e do cv com a %OM. . 36Andreia Filipa Vicente Vieiravii

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialÍNDICE DE FIGURASFigura 5.5- Variação do e0 e do cv com a %OM. . 36Figura 5.6- Variação da deformação volumétrica com o logaritmo do tempo. . 38Figura 5.7- Variação dos assentamentos por fluência ao longo do tempo com recurso à pré-carga de 25kPa. . 40Figura 5.8- Variação do Cαe com OM, com e sem recurso a pré-carga 25 kPa. . 41Figura 5.9- Variação dos assentamentos por fluência ao longo do tempo com recurso à pré-carga de 50kPa. . 42Figura 5.10- Variação do Cαe com OM, com e sem recurso a pré-carga 50 kPa. . 42Figura 5.12- Variação dos assentamentos por fluência para OM 6.4% e OM 8.3%, com e sem précarga. 43Figura 5.11- Variação dos assentamentos por fluência para OM 1.2% e OM 4.1%, com e sem précarga. 43Figura 5.13- Variação de Cαe para cada % OM, com e sem pré-carga. . 44Figura 5.14- Eficiência da pré-carga para cada % OM. . 45Andreia Filipa Vicente Vieiraviii

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialÍNDICE DE QUADROSÍNDICE DE QUADROSQuadro 2.1- Classificação de técnicas de melhoramento de solos por Terashi e Miki (1999). . 4Quadro 2.2- Valores Cαe/Cc e respetivas referências Mesri et al, (1997). . 9Quadro 3.1- Classificação do solo (LPC). 23Quadro 3.2- Principais propriedades do depósito de solos moles do Baixo Mondego. . 24Quadro 4.1- Características dos 4 solos com diferentes %OM. . 27Quadro 4.2- Síntese dos ensaios efetuados. . 32Quadro 5.1- Valores de Cαe obtidos sem pré-carga. . 39Andreia Filipa Vicente Vieiraix

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialSIMBOLOGIASIMBOLOGIACc - Índice de compressibilidadeCr - Índice de recompressibilidadeCαe - Coeficiente de consolidação secundáriae - Índice de vaziose0 - índice de vazios inicialh0 - altura inicial da amostraG - Densidade das partículas sólidasIL - Índice de LiquidezIP - Índice de plasticidadeOCR - Grau de sobreconsolidaçãoOM - Teor em matéria orgânicaOH - Argila orgânicaPcáps - Massa da cápsula usada no ensaioPs50ºC - Massa da cápsula com o solo seco a 50ºCPs400ºC - Massa da cápsula com o solo seco a 400ºCS - Grau de saturaçãot50 - Tempo correspondente a 50% da consolidaçãotp - instante no qual se pretende calcular o assentamento por consolidação secundáriaTv - Factor tempow - Teor em águawl - Limite de liquidezwp - Limite de plasticidadeγsat - Peso volúmico saturadoΔHcs - Assentamento por consolidação secundáriaΔe - Variação do índice de vaziosΔlogt - Variação do logaritmo da tensão efetiva verticalAndreia Filipa Vicente Vieirax

Influência do teor em matéria orgânica na redução da fluênciapor pré-carga: análise laboratorialABREVIATURASABREVIATURASDEC-UC – Departamento de Engenharia CivilEN – Norma Europeia (European Standard)LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia CivilNP – Norma PortuguesaPVC – Policloreto de ViniloAndreia Filipa Vicente Vieiraxi

Influência do teor em matéria orgâ

Na dissertação apresentada, pretende-se analisar, por via laboratorial, a influência do teor de matéria orgânica na redução dos assentamentos por fluência do solo mole do Baixo Mondego quando submetido a pré-carga. Os parâmetros objeto de análise são o teor em matéria or

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