Aterros ferroviarios (geotecnia)

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Aterros Ferroviários de Misturas de Solo e Enrocamento 
 
 
João Luis Fernandes Brazão 
 
 
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em 
Engenharia Civil 
 
Júri 
Presidente: Professor Jaime Alberto dos Santos 
Orientador: Professora Laura Maria Mello Saraiva Caldeira 
Vogal: Professor Alexandre da Luz Pinto 
 
 
Setembro de 2011 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Dada a complexidade do tema abordado nesta tese e a relevância da sua componente 
laboratorial gostaria de agradecer a todos aqueles que colaboraram e contribuíram para o 
seu desenvolvimento. 
 
À Professora Doutora Laura Caldeira que, como orientadora, pelo Instituto Superior 
Técnico bem como pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil, dispôs uma atenção e 
um acompanhamento constante. O esclarecimento de dúvidas fulcrais ao avanço do 
trabalho bem como as explicações subjectivas sobre os temas sucessivamente focados, 
foram uma contribuição essencial, não só ao cumprimento dos objectivos definidos, mas 
também à minha formação profissional. 
 
Agradeço também ao experimentador-chefe do laboratório de geotecnia (LNEC), o Sr. 
Joaquim Timóteo, bem como à sua equipa, a paciência e empenho mostrados nas 
respostas a todas as minhas questões, na explicação dos processos laboratoriais e na 
mostragem pormenorizada do equipamento utilizado. 
 
Um agradecimento ao Professor Paulo Teixeira pelo seu contributo à compreensão da 
componente ferroviária e da sua relação com as obras de aterro, bem como pela 
bibliografia científica e técnica que suportou a informação mais especializada apresentada 
nesta tese. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
Com base nos planos estratégicos para o desenvolvimento da União Europeia e como 
parte da actualização da infraestrutura ferroviária Portuguesa, está em fase de projecto 
uma primeira linha de alta velocidade entre Poceirão e Caia, como parte integrante de uma 
futura ligação entre Lisboa e Madrid. A construção de aterros é essencial a esta, 
comprovando-se no trabalho a importância da definição de parâmetros dos materiais 
aplicados e da descrição do comportamento esperado, dada a utilização de misturas solo e 
enrocamento. 
 
Efectuaram-se vários ensaios laboratoriais essenciais ao projecto geotécnico destes 
aterros. A determinação da granulometria dos materiais foi essencial à sua classificação e 
à correlação entre a mesma e o comportamento registado. Permitiu também a análise do 
efeito da compactação. Determinou-se o peso volúmico máximo e o teor em água óptimo 
com recurso a ensaio de compactação pesada. Para a análise à deformabilidade e à 
resistência foram executados ensaios de deformação unidimensional e ensaios de corte 
em compressão triaxial, respectivamente. 
 
Após as determinações apropriadas, aplicaram-se os parâmetros obtidos à modelação 
computacional dos aterros. Com esta, pretende-se o estudo das deformações a curto 
prazo, corrigíveis, mas também as deformações a longo prazo, especialmente relevantes 
pelo impacte na manutenção e operação da via ferroviária. Outras questões relacionadas 
com o projecto foram também analisadas, como a estabilidade de taludes, o impacte da 
molhagem dos aterros e o pré-dimensionamento da sub-estrutura ferroviária. A modelação 
dos materiais foi sujeita a uma calibração face aos resultados registados em laboratório. 
 
 
 
 
 
 
Palavras-chave: Aterro, Mistura, Solo, Enrocamento, Deformabilidade, Ferrovia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
Based on the strategic plans for the European Union’s development and with the common 
objective of updating the Portuguese railway infrastructure, proceedings are being taken for 
the design of a new high speed railway connecting Poceirão and Caia, as a section of the 
Lisbon-Madrid link. The construction of embankments is an essential part of the project, 
being confirmed throughout this paper the importance of an adequate definition of 
parameters and description of their behaviour, given the particular nature of soil-rockfill 
mixtures. 
 
Several laboratory tests were executed, due to their importance for the geotechnical design. 
The determination of the grain size distribution for these materials was crucial to their 
classification and understanding of the registered behaviour. It was also relevant on the 
analysis of material compaction and it’s influence on particle size. Through an heavy 
compaction test, the maximum dry unit weight and optimum water content were 
determined. The analysis for the deformability and strength was supported by a one-
dimensional deformation test and a triaxial shear test, respectively. 
 
After the appropriate handling of results, the parameters obtained were applied on 
computer modelling of the embankments. This allowed an approximate determination of the 
short term strains, correctable, but specially the determination of long term strains which 
impose limitations on the maintenance and operation of the railway. Other subjects related 
to the design where also taken into account, such as the slope stability, the impact of 
inadequate drainage and the preliminary design of the railway’s sub-structure. The results 
for the modelling of the mixtures was subject to a calibration, given the results obtained 
experimentally. 
 
 
 
 
 
 
Key-words: Embankment, Mixture, Soil, Rockfill, Deformability, Railway 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 i 
ÍNDICE 
Pág. 
 
1.	
   INTRODUÇÃO ................................................................................................... 1	
  
2.	
   ENQUADRAMENTO GERAL ............................................................................ 5	
  
2.1.	
   LINHAS FERROVIÁRIAS DE ALTA VELOCIDADE ............................................... 5	
  
2.2.	
   ATERROS DE GRANDE ALTURA ........................................................................ 15	
  
2.3.	
   MISTURAS SOLO-ENROCAMENTO .................................................................... 24	
  
3.	
   CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS COM BASE EM ENSAIOS 
LABORATORIAIS .................................................................................................. 29	
  
3.1.	
   CURVAS GRANULOMÉTRICAS .......................................................................... 30	
  
3.1.1.	
   CONSIDERAÇÕES GERAIS ........................................................................... 30	
  
3.1.2.	
   METODOLOGIA LABORATORIAL .................................................................. 31	
  
3.1.3.	
   ANÁLISE DE RESULTADOS .......................................................................... 31	
  
3.2.	
   ENSAIO DE COMPACTAÇÃO PESADA .............................................................. 35	
  
3.2.1.	
   CONSIDERAÇÕES GERAIS ........................................................................... 35	
  
3.2.2.	
   METODOLOGIA LABORATORIAL .................................................................. 36	
  
3.2.3.	
   ANÁLISE DE RESULTADOS .......................................................................... 37	
  
3.3.	
   ENSAIO DE DEFORMAÇÃO UNIDIMENSIONAL ................................................ 40	
  
3.3.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS .............................................................................. 40	
  
3.3.2. METODOLOGIA LABORATORIAL ..................................................................... 41	
  
3.3.3. ANÁLISE DE RESULTADOS ..............................................................................43	
  
3.4.	
   ENSAIO DE CORTE EM COMPRESSÃO TRIAXIAL ........................................... 52	
  
3.4.1. CONSIDERAÇÕES GERAIS .............................................................................. 52	
  
3.4.2. METODOLOGIA LABORATORIAL ..................................................................... 53	
  
3.4.3. ANÁLISE DE RESULTADOS .............................................................................. 56	
  
4.	
   ATERROS-TIPO PARA VIAS FERROVIÁRIAS ............................................. 61	
  
4.1.	
   CONSIDERAÇÕES GERAIS ................................................................................. 61	
  
4.2.	
   ESCOLHA DO MODELO CONSTITUTIVO ........................................................... 64	
  
4.3.	
   MODELAÇÃO E ANÁLISE DE RESULTADOS .................................................... 69	
  
4.3.1.	
   COMPORTAMENTO A CURTO PRAZO ......................................................... 69	
  
4.3.2.	
   ESTABILIDADE DE TALUDES ........................................................................ 76	
  
4.3.3.	
   COMPORTAMENTO A LONGO PRAZO ........................................................ 78	
  
4.3.4.	
   PRÉ-DIMENSIONAMENTO DA SUB-ESTRUTURA FERROVIÁRIA .............. 80	
  
5.	
   CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS .................................. 85	
  
5.1.	
   CONCLUSÕES ...................................................................................................... 85	
  
5.2.	
   DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ....................................................................... 87	
  
 
 ii 
BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 89	
  
ANEXO 1 ................................................................................................................ 91	
  
ANEXO 2 ................................................................................................................ 98	
  
ANEXO 3 .............................................................................................................. 100	
  
 
 
 
 
 
 
 iii 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Pág. 
 
Fig. 2.1 – Rede de Alta Velocidade na Europa (www.rave.pt). .............................................. 5	
  
Fig. 2.2 – Passagem de um comboio de alta velocidade da SNCF que permitiu estabelecer 
a velocidade recorde de 574,8 km/h, em 3 de Abril de 2007. ................................................ 6	
  
Fig. 2.3– Emissões de gases com efeito de estufa por meio de transporte – EU27 2007 
(Eurostat; *** não são contabilizadas emissões indirectas por consumo de energia 
eléctrica). ................................................................................................................................ 6	
  
Fig. 2.4 – Emissões de CO2 por meio de transporte – EU27 2007 (Eurostat; *** não são 
contabilizadas emissões indirectas por consumo de energia eléctrica). ................................ 6	
  
Fig. 2.5 – Crescimento anual de passageiros por quilómetro - EU27 (Eurostat). .................. 7	
  
Fig. 2.6 – Características gerais da PPP1 (www.rave.pt). ..................................................... 9	
  
Fig. 2.7 – Perfil transversal tipo da: a) LAV e da b) LC (www.edifer.pt). .............................. 10	
  
Fig. 2.8 – Perfil transversal tipo da LAV + LC (www.edifer.pt). ............................................ 11	
  
Fig. 2.9 – Sequência de transmissão de cargas da composição para o aterro de fundação.
 ............................................................................................................................................. 12	
  
Fig. 2.10 – Degradação de tensões na estrutura ferroviária (Teixeira, 2011). ..................... 12	
  
Fig. 2.11 – Tensões verticais nas direcções: a) longitudinal e b) transversal na interface 
(Teixeira, 2010). ................................................................................................................... 12	
  
Fig. 2.12 – Máquina de ataque (correcção das deformações na via – 
www.plassertheurer.com). .................................................................................................... 13	
  
Fig. 2.13 – Densidade de trabalho de manutenção na linha Madrid-Sevilha em função da 
altura de aterro (Pita, 2006). ................................................................................................ 13	
  
Fig.2.14 – Aterros de grande altura para rodovias com base: a) horizontal e b) de encosta	
  ..	
   
(JAE/LNEC, 1997). ............................................................................................................... 15	
  
Fig. 2.15 – Ensaio de carga com placa (JAE/LNEC, 1999). ................................................ 17	
  
Fig. 2.16 – Ensaio “macro” – determinação de volume do poço (JAE/LNEC, 1999). .......... 18	
  
Fig. 2.17 – Exemplo de análise de estabilidade de taludes (JAE/LNEC, 1997). .................. 18	
  
Fig. 2.18 – Perfil transversal de aterro com recurso a degraus e maciço de estabilização de 
pé de talude (Cenor, 2001). ................................................................................................. 19	
  
Fig. 2.19 – Adsorção de água pelas fracturas de blocos, responsável por fluência (Oldcop, 
2000 apud Maranha das Neves, 2007, p.93). ...................................................................... 20	
  
Fig. 2.19 – Tratamento impermeabilizante de solo com ligante hidráulico (Cardoso, 2010).
 ............................................................................................................................................. 21	
  
Fig. 2.22 – Variação volumétrica em função do tempo – definição do parâmetro de fluência, 
Cα (Caldeira, 2010). .............................................................................................................. 22	
  
Fig. 2.23 – Deformação da guarda lateral (IC16) devido a assentamento diferencial entre 
aterro e obra de arte (LNEC, 1999). ..................................................................................... 23	
  
Fig. 2.24 – Passagem hidráulica sob aterro (JAE/LNEC, 1997). ......................................... 23	
  
Fig. 2.25 – Tipos de materiais de aterro (JAE, 1998 apud Neves, 2011). ........................... 24	
  
 
 iv 
Fig. 2.26 – Exemplos de curvas granulométricas (Maranha das Neves, 2006) e limites que 
definem a mistura solo-enrocamento. .................................................................................. 25	
  
Fig. 2.27 – Variação do ângulo de atrito com a tensão de confinamento (Veiga Pinto, 1983).
 ............................................................................................................................................. 26	
  
Fig. 3.1 – a) Conjunto de peneiros ASTM e b) pormenor de peneiro. ................................. 31	
  
Fig. 3.2 – Curvas granulométricas para as amostras de MSE1. .......................................... 33	
  
Fig. 3.3 – Curvas granulométricas para as amostras de MSE2. .......................................... 33	
  
Fig. 3.4 - a) Molde grande (Ø250 mm, altura 200 mm); b) sistema interno de controlo do 
pilão. ..................................................................................................................................... 36	
  
Fig. 3.5 – a) Molde sobre a mesa rotativa móvel, pilão não normalizado e portas de 
segurança; b) painel de controlo do compactador. .............................................................. 36	
  
Fig. 3.6 – Curvas de compactação dos ensaios Proctor pesado. ....................................... 38	
  
Fig. 3.7 – Curvas de referência do Método de Hilf. ............................................................. 39	
  
Fig. 3.8 – Equipamento para ensaiode deformação unidimensional para misturas solo-
enrocamento. ....................................................................................................................... 42	
  
Fig. 3.9 – Câmara de ensaio: pormenor do anel dinamométrico (sobre a câmara), dos 
LVDT e dos deflectómetros (LNEC). .................................................................................... 42	
  
Fig. 3.10 – Calibração do edómetro de 225 mm de diâmetro – força absorvida pela câmara 
em função do deslocamento imposto (LNEC). ..................................................................... 42	
  
Fig. 3.11 – Diagrama tensão vertical-deformação vertical para MSE1. ............................... 44	
  
Fig. 3.12 – Diagrama tensão vertical-deformação vertical para MSE2. ............................... 45	
  
Fig. 3.13 – Diagrama logaritmo da tensão vertical – índice de vazios: compressão normal 
para MSE1 após compactação. ........................................................................................... 46	
  
Fig. 3.14 – Diagrama logaritmo da tensão vertical – índice de vazios: compressão normal 
para MSE2 após compactação. ........................................................................................... 47	
  
Fig. 3.15 – Diagrama logaritmo da tensão vertical – índice de vazios: compressão normal e 
descompressão para MSE1 após submersão. .................................................................... 47	
  
Fig. 3.16 – Diagrama logaritmo da tensão vertical – índice de vazios: compressão normal e 
descompressão para MSE2 após submersão. .................................................................... 48	
  
Fig. 3.17 – Diagrama logaritmo do tempo - índice de vazios: fluência para MSE1 após 
compactação para diferentes tensões verticais. .................................................................. 48	
  
Fig. 3.18 – Diagrama logaritmo do tempo - índice de vazios: fluência para MSE2 após 
compactação para diferentes tensões verticais. .................................................................. 49	
  
Fig. 3.19 – Diagrama logaritmo do tempo - índice de vazios: fluência para MSE1 após 
submersão para diferentes tensões verticais. ...................................................................... 49	
  
Fig. 3.20 – Diagrama logaritmo do tempo - índice de vazios: fluência para MSE2 após 
submersão para diferentes tensões verticais. ...................................................................... 50	
  
Fig. 3.21 – Parâmetro de fluência (Cα) em função da tensão vertical, após compactação. 51	
  
Fig. 3.22 – Parâmetro de fluência (Cα) em função da tensão vertical, após submersão. .... 51	
  
 
 v 
Fig. 3.23 – Equipamento para ensaio de corte com compressão triaxial para solos de 
granulometria de grande dimensão. ..................................................................................... 52	
  
Fig. 3.24 – a) Molhagem de uma das camadas a compactar e b) compactação por 
vibração. ............................................................................................................................... 54	
  
Fig. 3.25 – a) Camada por compactar e b) camada compactada após escarificação da 
superfície. ............................................................................................................................. 54	
  
Fig. 3.26 – a) Desmolde do provete compactado e b) montagem final do provete. ............. 55	
  
Fig. 3.27 – a) Colocação da câmara (em aço) e b) selagem da câmara e fixação do 
êmbolo. ................................................................................................................................. 55	
  
Fig. 3.28 – a) Saturação e consolidação de provete a tensão isotrópica e b) execução de 
um ensaio de corte. .............................................................................................................. 56	
  
Fig. 3.29 – Diagrama da tensão deviatórica em função da deformação axial. .................... 57	
  
Fig. 3.30 – Diagrama da pressão intersticial em função da deformação axial. .................... 57	
  
Fig. 3.31 – Trajectória de tensão deviatórica em função da tensão média, para MSE1. ..... 59	
  
Fig. 3.32 – Trajectória de tensão deviatórica em função da tensão média, para MSE2. ..... 59	
  
Fig. 3.33 – Volume específico em função da tensão isotrópica de consolidação para o 
ensaio de corte em compressão triaxial. .............................................................................. 59	
  
Fig. 4.1 – Nós e pontos por elemento triangular gerado pelo Plaxis 2D (Brinkgreve, 2002).
 ............................................................................................................................................. 62	
  
Fig. 4.2 – Abordagens de cálculo em função da inclinação da superfície do terreno 
(Brinkgreve, 2002). ............................................................................................................... 63	
  
Fig. 4.3 – Solução exacta vs. solução numérica (Brinkgreve, 2002). .................................. 63	
  
Fig. 4.4 – Simulação dos ensaios: a) unidimensional, b) triaxial (fase de consolidação) e c) 
triaxial (fase de corte). .......................................................................................................... 64	
  
Fig. 4.5 – Modelação do Ensaio de Compressão Unidimensional para a amostra MSE1 
(Seco). .................................................................................................................................. 65	
  
Fig. 4.6 – Modelação do Ensaio de Compressão Unidimensional para a amostra MSE2 
(Seco). .................................................................................................................................. 66	
  
Fig. 4.7 – Modelação do Ensaio de Compressão Unidimensional (Submerso). .................. 66	
  
Fig. 4.8 – Trajectória de tensões do Ensaio de Corte em Compressão Triaxial para MSE1 e 
deformações angulares (γxy) no provete próximo da rotura. ................................................ 68	
  
Fig. 4.9 – Trajectória de tensões do Ensaio de Corte em Compressão Triaxial para MSE2 e 
deformações angulares (γxy) no provete próximo da rotura. ................................................ 68	
  
Fig. 4.10 – Geometria do perfil de base horizontal (km 6+650). .......................................... 69	
  
Fig. 4.11 – Geometria do perfil de encosta (km 18+425). .................................................... 70	
  
Fig. 4.12 – Simulação do perfil de encosta, com enrocamento de pé de talude. ................. 72	
  
Fig. 4.13 – Deslocamentos verticais totais no aterro horizontal (seco), para MSE1 acima e 
MSE2 abaixo. ....................................................................................................................... 73	
  
Fig. 4.14 – Deslocamentos verticais totais no aterro de encosta com enrocamento de pé de 
talude (seco), para MSE1 acima e MSE2 abaixo. ................................................................ 73	
  
 
 vi 
Fig. 4.15 – Variação do estado de tensão (tensão deviatórica) no aterro de base horizontal.
 ............................................................................................................................................. 74	
  
Fig. 4.16 – Variação do estado de tensão (tensão deviatórica) no aterro de encosta. ........ 74	
  
Fig. 4.17 – Variação do estado de tensão (tensão média) no aterro de base horizontal. .... 75	
  
Fig. 4.18 – Variação do estado de tensão (tensão média) no aterro de encosta. ................ 75	
  
Fig. 4.19 – Aterro de base horizontal e de encosta, com molhagem das duas primeiras 
camadas (GeoStudio – Slope). ............................................................................................ 76	
  
Fig. 4.20 – Comparação do resultado obtidopara MSE2 com 2 camadas submersas, 
através do Slope (acima – cunha com FS=1,05) e do Plaxis (abaixo – deslocamentos 
totais). ................................................................................................................................... 77	
  
Fig. 4.21 – Assentamento médio por fluência, no topo dos aterros (secos). ....................... 79	
  
Fig. 4.22 – Assentamento médio por fluência, no topo dos aterros (após molhagem das 
duas primeiras camadas). .................................................................................................... 80	
  
Fig. 4.23 – Evolução da espessura necessária de balastro, associada à fluência nos 
aterros. ................................................................................................................................. 83	
  
 
 
 
 
 
 
 vii 
ÍNDICE DE TABELAS 
Pág. 
 
Tabela 2.2 – Limites para a qualidade geométrica da via, para velocidades de 200 a 300 
km/h (Pita, 2006). 14	
  
Tabela 2.3 – Valores típicos para o Módulo Edométrico Secante (JAE/LNEC, 1999). 25	
  
Tabela 2.4 – Gama de valores típicos de parâmetros de resistência para solos (Maranha 
das Neves, 2006). 27	
  
Tabela 2.5 – Valores típicos de parâmetros de resistência para enrocamentos e misturas 
solo-enrocamento. 27	
  
Tabela 2.6 – Resumo da variação de propriedades nos materiais de aterro. 28	
  
Tabela 3.1 – Diâmetro das partículas referentes ao respectivo peneiro (ASTM). 30	
  
Tabela 3.2 – Nomenclatura e localização das amostras recolhidas. 32	
  
Tabela 3.3 – Resultados de granulometria obtidos por peneiração. 32	
  
Tabela 3.4 – Cálculo do número de pancadas por camada em função da energia de 
compactação. 37	
  
Tabela 3.5 – Medições e resultados dos ensaios de compactação. 38	
  
Tabela 3.6 – Características iniciais dos provetes do ensaio de deformação unidimensional.
 43	
  
Tabela 3.7 – Módulo edométrico secante para as amostras. 44	
  
Tabela 3.8 – Índice de compressibilidade e índice de expansibilidade. 46	
  
Tabela 3.9 – Parâmetro de fluência. 50	
  
Tabela 3.10 – Dados de preparação dos provetes do ensaio de corte em compressão 
triaxial. 57	
  
Tabela 3.11 – Parâmetros de resistência – ângulos de atrito de pico e na rotura. 58	
  
Tabela 3.12 – Parâmetros de deformabilidade obtidos por compressão isotrópica. 58	
  
Tabela 4.1 – Parâmetros adoptados no Plaxis para a modelação dos aterros. 67	
  
Tabela 4.2 – Parâmetros adoptados no Plaxis para a modelação da fundação. 70	
  
Tabela 4.3 – Pesos de materiais para vias ferroviárias (EC1 Parte 1-1: Acções Gerais, 
p.34). 71	
  
Tabela 4.4 – Valores do assentamento médio na superfície dos aterros. 71	
  
Tabela 4.5 – Factores de Segurança para a estabilidade de taludes. 77	
  
Tabela 4.6 – Assentamento médio por fluência no topo dos aterros (secos). 78	
  
Tabela 4.7 – Assentamento médio por fluência no topo dos aterros (após molhagem das 
duas primeiras camadas). 79	
  
Tabela 4.8 – Nomenclatura para classificação do solo e capacidade resistente da 
plataforma (UIC, 2006 apud Teixeira, 2011). 81	
  
Tabela 4.9 – Classificação do solo de plataforma (UIC, 2006 apud Teixeira, 2011) 81	
  
Tabela 4.10 – Capacidade resistente da plataforma (UIC, 2006 apud Teixeira, 2011). 82	
  
Tabela 4.11 – Parâmetros para determinação da espessura de balastro e sub-balastro 
(UIC, 2006 apud Teixeira, 2011). 82	
  
 
 viii 
Tabela 4.12 – Evolução da espessura necessária de balastro, associada à fluência. 83	
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 1 
1. INTRODUÇÃO 
 
No âmbito da Engenharia Civil e do sector da construção, o factor comum a todas as edificações 
humanas é a sua relação com o solo. A fundação de qualquer estrutura tem uma interacção 
directa, e por vezes especial, com o terreno que a suporta e rodeia. Daí a importância da sua 
definição. Por outro lado, quando a Engenharia trabalha com materiais como o betão e o aço, 
sujeitos a rigorosos controlos de produção e de qualidade, o comportamento dos mesmos é 
previsível, desde que convenientemente aplicados ao contrário do associado aos terrenos. Devido 
à longa história de formação, de carregamento e de alteração sob diferentes influências 
ambientais e pelo facto de ser um material natural heterogéneo, o estudo dos geomateriais é um 
tema complexo e alvo de permanente investigação. 
 
Com o impacte da revolução industrial na tecnologia de construção e os correspondentes 
avanços em termos de investigação, as obras de Engenharia tornaram-se cada vez mais 
desafiantes e exigentes, com reflexos evidentes na sua componente geotécnica. O elevado 
potencial de custo, quer monetário ou em vidas humanas, levou a que as grandes obras de 
engenharia passassem a exigir um especial cuidado e esforço de compreensão dos solos, com 
vista à previsão do seu comportamento, de modo a assegurar as necessárias condições de 
segurança e de funcionalidade. Desenvolveram-se, assim, uma série de estudos e avanços 
tecnológicos, que incluem a prospecção geotécnica, os ensaios laboratoriais, o comportamento 
real das obras geotécnicas com base na observação e tecnologias específicas de construção, de 
forma a assistir o projecto e a execução dos mesmos. 
 
Em obras de aterro, a importância da compactação revela-se no melhoramento da respectiva 
capacidade resistente, na minimização dos assentamentos resultantes e na previsibilidade das 
deformações a curto e a longo prazo. Uma vez que a rigidez das estruturas, face à dos solos, 
apresenta um valor elevado, a compatibilização entre ambos em estruturas de desenvolvimento 
linear é essencial para a garantia da correspondente funcionalidade. 
 
Em solos naturais com elevados índices de vazios o adensamento é provocado por fenómenos de 
consolidação, quando associado a materiais argilosos, ou por vibração, quando os solos afectados 
são granulares. Contudo, devido à lentidão do processo, a consolidação natural revelava-se 
economicamente inviável para a execução em tempo útil de infra-estruturas, sendo necessário 
recorrer a processos de melhoramento capazes de acelerar ou de conferir resistência e 
deformabilidade adequadas. 
 
Em aterros, para alcançar as propriedades necessárias, recorre-se a uma criteriosa selecção dos 
materiais e das técnicas construtivas. Quando estes aterros são projectados com grandes alturas, 
é importante garantir que o estado de tensão nos mesmos e nas respectivas fundações é 
 
 2 
compatível com a sua resistência, isto é, que não surgem problemas de estabilidade, bem como 
que a sua deformação é compatível com a funcionalidade e a segurança das estruturas que 
suportam. Este tema será abordado com maior pormenor no capítulo 2. 
 
As vias de comunicação são uma obra essencial desde o início da civilização moderna. O 
transporte de mercadorias e de pessoas, ao longo dos tempos, tem sido uma prioridade das 
sociedades. Com o desenvolvimento de novos meios de transporte, como o automóvel ou o 
comboio, as respectivas infra-estruturas da via foram requerendo maiores exigências construtivas. 
O aumento das cargas por eixo levou a um aumento da capacidade resistente da mesma e a um 
aumento da sua rigidez. Assim, a interacção com o solo de fundação da via revelou-se 
crescentemente importante, uma vez que o mesmo tem a função de suportar e distribuir as cargas 
transmitidas pela via. 
 
Este trabalho incide sobre a optimização das condições de colocação de materiais para aplicação 
em aterros de grande altura, como fundação de uma linha ferroviária de alta velocidade. Em linhas 
ferroviárias, em geral, consideram-se relevantes os problemas associados a assentamentos 
diferenciais (sejam eles associados a uma deficiente compactação ou uma excessiva 
deformabilidade). Emgeral, não são expectáveis problemas associados à perda de capacidade 
resistente da mesma, excepto em condições muito desfavoráveis de implantação ou de drenagem. 
Assim, a influência da deformabilidade dos solos faz-se notar de várias formas e é a preocupação 
mais relevante neste tipo de infra-estruturas, como se poderá verificar também no capítulo 2, em 
que se resumem as exigências típicas da estrutura ferroviária de alta velocidade. 
 
Pretende-se dar uma contribuição para o estudo de dois materiais característicos de duas zonas 
distintas, cruzadas por um trecho da linha de alta velocidade Portuguesa (Poceirão/Caia), visando 
a sua aplicação em aterros de grande altura. Os materiais em estudo consistem numa primeira 
amostra de Xisto Devónico e uma segunda de Gnaisses e Migmatitos (de origem granítica). A 
particularidade destes materiais advém do facto da sua granulometria não ser a típica de um solo 
ou de um enrocamento, mas uma mistura destes materiais. 
 
Os modelos constitutivos em Engenharia Civil Geotécnica incidem sobre materiais de 
características bem diferenciadas, sejam solos (areias ou argilas) ou enrocamentos, que têm 
comportamentos distintos. Os materiais aqui em estudo, por possuírem partículas finas misturadas 
com outras mais grosseiras que condicionam as suas propriedades, assumem um comportamento 
misto. Considerando a importância da estrutura ferroviária em questão, é essencial uma 
modelação desse mesmo comportamento, com base em parâmetros geotécnicos devidamente 
avaliados. Com esse objectivo, o capítulo 3 inclui a descrição de ensaios efectuados no 
Laboratório Nacional de Engenharia Civil, bem como a sua análise e interpretação. 
 
 
 3 
O estudo do comportamento dos aterros não se limita à determinação de parâmetros constitutivos. 
A verificação das condições de segurança e de funcionalidade de uma estrutura, geotécnica ou 
não, centra-se sobre a sua estabilidade e resistência durante e imediatamente após a construção, 
bem como em condições de serviço. Os fenómenos de fluência dos materiais, levam a uma 
evolução das deformações, especialmente importante no desempenho e operação das vias 
ferroviárias. No passado, foram desenvolvidos diferentes métodos de cálculo para a determinação 
da resistência, deformabilidade e estabilidade de aterros. Com o crescimento da aplicação de 
soluções numéricas à engenharia civil, naturalmente estes métodos passaram a ser incorporados 
em programas de modelação, simulação e apoio ao projecto. Não obstante a necessidade de uma 
análise crítica sobre os resultados que estes produzem, reconhece-se que com o rigor e rapidez 
de cálculo, os mesmos são ferramentas de grande utilidade ao engenheiro. Assim, no capítulo 4, 
efectuar-se-á uma aplicação de programas informáticos da especialidade para a avaliação da 
fiabilidade geral dos materiais em estudo, aplicados aos dois aterros mais condicionantes da via. 
No mesmo capítulo, apresentar-se-á também um pré-dimensionamento da sub-estrutura 
ferroviária, como complemento ao tema deste trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
 
 
 
 
 
 5 
2. ENQUADRAMENTO GERAL 
2.1. LINHAS FERROVIÁRIAS DE ALTA VELOCIDADE 
 
A União Europeia há muito que pretende uniformizar o sistema de transportes na Europa. A 
criação da Agência Ferroviária Europeia, instituída pelo Regulamento (CE) n.º 881/2004 do 
Parlamento Europeu e do Conselho da União Europeia, teve como objectivo a contribuição da 
legislação comunitária por forma a aumentar a competitividade e a segurança do sistema 
ferroviário dos estados membros e a sua interoperabilidade. Assim, cria-se um sistema, que, em 
alternativa ou em complementaridade, ao sistema rodoviário, aéreo e marítimo, contribui para o 
desenvolvimento económico e social da União Europeia. Actualmente, a rede de alta velocidade 
europeia encontra-se em expansão (Fig. 2.1), sendo um projecto prioritário na área dos 
transportes. A velocidade máxima atingida por estas composições foi de 574,8 km/h, estabelecida 
pela Société Nationale des Chemins de Fer (SNCF), em 3 de Abril de 2007 (Fig. 2.2). 
 
 
 
Fig. 2.1 – Rede de Alta Velocidade na Europa (www.rave.pt). 
 
 
 6 
 
Fig. 2.2 – Passagem de um comboio de alta velocidade da SNCF que permitiu estabelecer a 
velocidade recorde de 574,8 km/h, em 3 de Abril de 2007. 
 
Com as crescentes preocupações ambientais e a necessidade de transportes públicos mais 
limpos, mais rápidos e mais seguros, o comboio de alta velocidade revela-se cada vez mais uma 
opção competitiva. Por ser eléctrico, está menos sujeito às flutuações de mercado do preço dos 
combustíveis fósseis. Em conjunto com as restantes políticas europeias que apostam na produção 
de energia renovável e na redução da poluição, esta solução torna-se muito competitiva. Os dados 
da Eurostat são muito claros na elevada competitividade do comboio eléctrico como solução de 
mobilidade limpa, como se mostra na Fig. 2.3 e na Fig. 2.4. 
 
 
Fig. 2.3– Emissões de gases com efeito de estufa por meio de transporte – EU27 2007 (Eurostat; *** 
não são contabilizadas emissões indirectas por consumo de energia eléctrica). 
 
 
Fig. 2.4 – Emissões de CO2 por meio de transporte – EU27 2007 (Eurostat; *** não são contabilizadas 
emissões indirectas por consumo de energia eléctrica). 
 
 7 
Segundo dados facultados publicamente pela Direcção Geral para a Energia e Transportes 
(Comissão Europeia) em parceria com a Eurostat, a afluência de passageiros às linhas de alta 
velocidade na Europa tem registado um crescimento médio de 11,1% por ano, de 1990 a 2008 
(Tabela 2.1 e Fig. 2.5). Actualmente, 23,9% (2008-EU27) dos passageiros que recorrem ao 
sistema ferroviário fazem-no na alta velocidade. Devido a esta tendência, é assim compreensível o 
interesse no desenvolvimento da rede e na evolução desta tecnologia. 
 
Tabela 2.1 – Transporte em Ferrovia de Alta Velocidade – 1000 milhões pkm (Eurostat) 
 BE CZ DE ES FR IT NL PT SI FI SE UK EU27 Δ [%] 
1990 - - - - 14,92 0,30 - - - - 0,01 - 15,23 
1991 - - 2,00 - 17,87 0,40 - - - - 0,09 - 20,36 33,7% 
1992 - - 5,20 0,40 18,96 0,40 - - - - 0,15 - 25,11 23,3% 
1993 - - 7,00 0,90 18,93 0,50 - - - - 0,27 - 27,60 9,9% 
1994 - - 8,20 0,90 20,51 0,80 - - - - 0,31 30,72 11,3% 
1995 - - 8,70 1,29 21,43 1,10 - - - - 0,42 32,94 7,2% 
1996 0,32 - 8,85 1,10 24,79 1,30 0,03 - - 0,02 1,10 37,52 13,9% 
1997 0,56 - 10,07 1,30 27,58 2,40 0,07 - - 0,05 1,33 43,36 15,6% 
1998 0,79 - 10,16 1,52 29,98 3,64 0,09 - - 0,06 1,61 47,83 10,3% 
1999 0,80 - 11,59 1,67 32,36 4,46 0,10 - - 0,05 1,81 52,86 10,5% 
2000 0,87 - 13,93 1,94 34,75 5,09 0,11 - - 0,07 2,05 58,80 11,2% 
2001 0,89 - 15,52 2,08 37,40 6,76 0,19 - - 0,06 2,23 65,13 10,8% 
2002 0,91 - 15,26 2,18 39,86 7,08 0,20 - - 0,14 2,39 68,01 4,4% 
2003 0,88 - 17,46 2,03 39,60 7,43 0,66 - - 0,20 2,40 70,66 3,9% 
2004 0,94 0,00 19,60 2,09 41,44 7,93 0,66 0,44 - 0,16 2,42 0,44 76,11 7,7% 
2005 0,98 0,01 20,85 2,32 43,13 8,55 0,69 0,49 - 0,31 2,33 0,45 80,11 5,3% 
2006 1,00 0,15 21,64 2,70 44,85 8,91 0,73 0,51 - 0,44 2,49 0,90 84,32 5,2% 
2007 1,02 0,33 21,92 2,59 47,97 8,82 0,80 0,51 - 0,58 2,78 1,39 88,70 5,2% 
2008 1,08 0,25 23,33 5,48 52,56 8,88 0,87 0,53 0,01 0,62 2,99 0,99 97,60 10,0% 
Fonte: Union Internationale des Chemins de Fer, estatísticas nacionais, estimativas (em itálico) 
Nota: Nesta tabela, o transporte ferroviário de alta velocidade cobre todo o tráfico de alta velocidade rolante (incl. 
comboios pendulares capazes de atingir 200 km/h). 
 
 
Fig. 2.5 – Crescimento anual de passageiros por quilómetro - EU27 (Eurostat). 
 
 
 8Não sendo pretensão deste trabalho a avaliação da introdução deste sistema em Portugal, 
reconhece-se o seu valor e importância estratégica para o país como estado membro da União 
Europeia. A rede ferroviária Portuguesa possui já uma linha de alta velocidade, ainda que não 
esteja integrada na rede transeuropeia. Esta é composta por um traçado de Braga a Faro, 
passando por Porto e Lisboa, com material circulante denominado Alfa Pendular. Este 
equipamento permite atingir uma velocidade máxima de 220 km/h em bitola ibérica (1668 mm), e a 
sua gestão está a cargo da empresa CP – Comboios de Portugal. 
 
Com o objectivo de actualizar a rede nacional portuguesa, foi criada uma entidade gestora 
responsável pela implementação de vias ferroviárias de alta velocidade: a Rede Ferroviária de Alta 
Velocidade, S.A (RAVE). Esta foi criada em 2000, pelo Decreto-lei nº. 323-H, como uma empresa 
de capital público, onde, segundo esse mesmo decreto, tem por objecto o desenvolvimento e 
coordenação dos trabalhos e estudos necessários para a tomada das decisões de planeamento e 
construção, financiamento, fornecimento e exploração de uma rede ferroviária de alta velocidade a 
construir em Portugal continental e da sua ligação com a rede espanhola de igual natureza. Esta 
empresa tem um capital social de 2 500 000 euros, numa parceria entre o Estado Português 
(60%) e a Rede Ferroviária Nacional – REFER, E.P.E (40%). A RAVE tem ainda uma participação 
de 50% na Alta Velocidade Espanha-Portugal (AVEP), A.E.I.E. em parceria de igual participação 
com a Administrador de Infraestruturas Ferroviárias (ADIF), entidade espanhola para a gestão e 
projecto de linhas de alta velocidade. Segundo a RAVE, a AVEP tem a responsabilidade de 
efectuar os estudos necessários para as ligações de alta velocidade entre os dois países, e 
também a coordenação da aplicação e aquisição de fundos comunitários da União Europeia. 
 
A construção do primeiro troço de alta velocidade português, em bitola internacional e com 
integração na rede transeuropeia, foi já adjudicado pela RAVE ao Consórcio ELOS – Ligações de 
Alta Velocidade. Este projecto tem a característica de recorrer ao conceito de Parceria Público 
Privada (PPP) para a execução e exploração da linha, denominando-se a associada a este 
primeiro trecho por PPP1. O concurso à PPP1 tem como objectos: o projecto, construção, 
financiamento, manutenção e disponibilização do troço Poceirão – Caia, bem como a construção e 
exploração da Estação de Évora. A estação fronteiriça do Caia será objecto de um segundo 
concurso, de competência internacional entre Espanha e Portugal. Segundo a RAVE, a vantagem 
do recurso a uma PPP está na transferência do risco do investimento para o sector privado, 
concedendo ao mesmo as vantagens da estabilidade de contratação pública e a exploração 
concessionada das infra-estruturas ou serviços. O agrupamento ELOS é constituído por um 
conjunto de quinze entidades empresariais (duas delas, bancárias). 
 
O presente trabalho incide sobre o estudo de materiais para a execução de aterros de grandes 
dimensões em dois locais, com características geotécnicas diferenciadas, do traçado da PPP1, 
que atravessa a região do Alentejo, cruzando os distritos de Setúbal, Évora e Portalegre. Os 
dados gerais sobre a PPP1 encontram-se resumidos na figura 2.6. Os aterros mais condicionantes 
 
 9 
deste troço, excluindo os que possam interagir com estruturas, encontram-se no troço Évora-Caia, 
onde os mesmos deverão permitir a operação de duas vias de alta velocidade associadas a uma 
convencional. 
 
 
Fig. 2.6 – Características gerais da PPP1 (www.rave.pt). 
 
Características de Projecto 
 
Para enquadramento geral do estudo desenvolvido na presente dissertação, seguidamente 
apresentam-se as características gerais da estrutura ferroviária, para a melhor compreensão do 
tema e da relação desta estrutura com as obras de aterro. O recurso a aterros é justificado pela 
necessidade de regularização do relevo e de minimização dos impactes ambientais, devido à 
natureza e particularidades do projecto ferroviário em análise, designadamente (Teixeira, 2011): 
- rampas: para alta velocidade, sem tráfego de carga, têm como valor máximo de 
declive habitual 0,035, mas as extensões elevadas podem reduzir a velocidade de 
circulação, pelo que o seu dimensionamento é um processo iterativo de acordo com 
as exigências da exploração da via; 
- raios de curvatura: estes condicionam a velocidade de exploração, por quanto menor 
for o valor, menor a velocidade em curva; são condicionados, principalmente, pela 
capacidade de compatibilização da escala (altura relativa entre carris) com o atrito 
travessa/balastro e pela aceleração transmitida à carruagem (conforto dos 
passageiros); têm como valores habituais (para uma velocidade de 350 km/h) 7000 m, 
não devendo a escala ultrapassar os 180 mm; 
- concordâncias (côncavas e convexas): têm como condicionantes o levantamento dos 
rodados, devido à rigidez das composições, e as acelerações verticais transmitidas 
aos passageiros e são adoptadas quando a variação de declive entre rampas for 
superior a 0,001; para velocidades até 200 km/h, os valores dos raios destas 
concordâncias são iguais a 20 000 m, quando convexas, ou a 10 000 m, se côncavas. 
 
 10 
Em termos de secção transversal, é importante referir que a nova linha será executada com bitola 
internacional (1435 mm), resultado da iniciativa de uniformização da rede transeuropeia por parte 
dos estados membros da União Europeia. A secção transversal condiciona a definição da largura 
do coroamento dos aterros a construir, por forma a conter a super-estrutura (carris, travessa e 
balastro) e a sub-estrutura (sub-balastro e camada de coroamento). Na PPP1 poder-se-ão 
encontrar, com excepção das estações, três perfis transversais tipo, representados na Fig. 2.7, 
para via dupla de alta velocidade (LAV), via única convencional (LC) e, na Fig. 2.8, para via dupla 
associada a via única convencional. 
 
 
a) 
 
b) 
Fig. 2.7 – Perfil transversal tipo da: a) LAV e da b) LC (www.edifer.pt). 
 
 11 
 
Fig. 2.8 – Perfil transversal tipo da LAV + LC (www.edifer.pt). 
 
 12 
Este trabalho tem como um dos seus objectivos a obtenção de características de resistência e de 
deformabilidade adequadas dos materiais em estudo, sendo importante a definição das cargas 
actuantes sobre o aterro. Segundo Teixeira (2011), a carga por eixo para uma composição de 
transporte de passageiros de alta velocidade é de 17 toneladas por eixo (TGV - França) ou de 15 
toneladas por eixo (ICE3 - Alemanha). A transmissão destas cargas verticais ao terreno de 
fundação da estrutura ferroviária dá-se pela ordem indicada na Fig. 2.9. Este processo é 
representado na Fig. 2.10, evidenciando a distribuição das tensões verticais em profundidade a 
partir da estrutura ferroviária até à base do sub-balastro (plataforma – aterro), considerando 
valores normais para os módulos de deformabilidade das diferentes camadas. De acordo com 
Teixeira (2010), a distribuição da tensão vertical na base do sub-balastro (na interface com a 
plataforma), nas direcções transversal e longitudinal, é a representada na Fig. 2.11. Nesta, a 
direcção longitudinal corresponde à do carril, e através da sua análise conclui-se que a tensão 
máxima provocada por um comboio de alta velocidade é aproximadamente 50 kPa. 
 
 
Fig. 2.9 – Sequência de transmissão de cargas da composição para o aterro de fundação. 
 
 
Fig. 2.10 – Degradação de tensões na estrutura ferroviária (Teixeira, 2011). 
 
 
a) b) 
Fig. 2.11 – Tensões verticais nas direcções: a) longitudinale b) transversal na interface (Teixeira, 
2010). 
 
 13 
De acordo com o mesmo autor, o carregamento cíclico e a incerteza da qualidade do material de 
fundação podem levar a uma deformação das linhas de alta velocidade. Ao contrário de outras 
estruturas, onde a recuperação do nivelamento inicial não é possível (por exemplo, pavimentos 
rígidos de rodovias ou fundações de edifícios), as ferrovias, por recorrerem ao balastro, têm a 
possibilidade de corrigir as deformações que possam ocorrer. Esta correcção processa-se com 
recurso à adição e re-compactação do balastro por vibração – processo denominado de “ataque 
da via” (Fig. 2.12). Ainda assim, é necessário garantir que o aterro não sofre assentamentos 
(totais ou diferenciais) expressivos, uma vez que o recurso ao ataque da via além do previsto 
acarreta um aumento das despesas de manutenção e a ocupação temporária da linha pelo 
equipamento de ataque. 
 
 
Fig. 2.12 – Máquina de ataque (correcção das deformações na via – www.plassertheurer.com). 
 
Segundo Pita (2006), o estudo da linha de alta velocidade Madrid – Sevilha levou à conclusão de 
que, nas zonas onde a mesma se situa sobre aterros de grande altura, as necessidades de 
manutenção eram consideravelmente superiores (Fig. 2.13). Esta conclusão foi obtida através da 
comparação de secções da linha em aterro com secções em condições normais, em que ambas 
estariam sujeitas ao mesmo volume de tráfego e velocidade de exploração. 
 
 
Fig. 2.13 – Densidade de trabalho de manutenção na linha Madrid-Sevilha em função da altura de 
aterro (Pita, 2006). 
 
 14 
A União Internacional de Caminhos-de-Ferro (UIC) estabelece no regulamento 518 (4ª edição) os 
diferentes parâmetros que permitem a definição da qualidade geométrica da via. Os níveis de 
qualidade são definidos pela seguinte nomenclatura: 
- QN1: quando as deformações não são significativas, podendo-se proceder à sua 
correcção durante os procedimentos habituais de manutenção e devendo-se 
monitorizar o seu desenvolvimento; 
- QN2: quando as deformações levam à execução de operações de manutenção 
extraordinárias a serem executadas a curto prazo; 
- QN3: as deformações, ainda que aceitáveis, não correspondem aos valores 
adequados à velocidade de exploração da linha. 
 
No âmbito das linhas de alta velocidade, segundo Pita (2006), as características geométricas mais 
importantes são o nivelamento longitudinal e o alinhamento, as quais permitem o estabelecimento 
dos limites de definição dos níveis de qualidade referidos na Tabela 2.2 para velocidades entre 
200 e 300 km/h. 
 
Tabela 2.2 – Limites para a qualidade geométrica da via, para velocidades de 200 a 300 km/h 
 (Pita, 2006). 
 QN1 (mm) QN2 (mm) 
Valores máximos de defeito 
(trecho de 200 m) 
Nivelamento longitudinal 4,0 8,0 
Alinhamento 4,0 6,0 
Valores padrão de defeito 
(trecho de 200 m) 
Nivelamento longitudinal 1,0 1,3 
Alinhamento 0,7 1,0 
Nota: consideram-se os valores de QN3, 130% dos valores de QN2. 
 
A via poderá ainda exigir o recurso a estruturas especiais, como passagens inferiores/superiores, 
pontes, viadutos, túneis, entre outras. Estas são seleccionadas de acordo com as vantagens 
económicas sobre outras soluções ou pela necessidade de transposição de obstáculos naturais ou 
criados pelo Homem. 
 
 
 15 
2.2. ATERROS DE GRANDE ALTURA 
 
Uma característica típica do dimensionamento de infra-estruturas de vias de comunicação é o 
recurso a aterros. Estes, frequentemente, são efectuados com recurso aos materiais de 
escavação. Quando o solo escavado não é mecanicamente competente ou é em quantidade 
insuficiente, é necessário o recurso a materiais de empréstimo. Estes são habitualmente obtidos 
na zona de implantação do projecto, por ser economicamente e ambientalmente mais viável, com 
a redução associada dos custos de transporte. A adaptação do traçado à topografia do terreno 
leva à utilização de aterros com diferentes características geométricas e mecânicas, 
características essas que poderão comprometer o seu desempenho. De acordo com a Fig.2.14, 
considera-se importante distinguir os aterros de acordo com as seguintes características: grande 
ou pequena altura e/ou base horizontal ou de encosta. 
 
 
a) b) 
Fig.2.14 – Aterros de grande altura para rodovias com base: a) horizontal e b) de encosta 
(JAE/LNEC, 1997). 
 
Segundo relatórios elaborados pela Junta Autónoma de Estradas (JAE) em parceria com o LNEC 
(JAE/LNEC, 1997, 1999 e LNEC, 1999), verificam-se, com maior frequência, problemas 
relacionados com deformabilidade em aterros de grande altura e/ou de encosta. Esta problemática 
está associada às propriedades dos diferentes materiais aplicados, ao desrespeito pelas 
prescrições construtivas e à ausência de elementos construtivos essenciais (drenagem, por 
exemplo), ou a fenómenos locais associados à interacção com estruturas rígidas presentes no 
traçado (como passagens inferiores ou hidráulicas). Outro fenómeno responsável por estes 
problemas é a fluência dos solos, isto é, a variação da deformação sob um estado de tensão 
constante. 
 
 
 16 
É também importante destacar a diferença entre assentamentos diferenciais e totais. Os 
assentamentos diferenciais surgem frequentemente em zonas onde a construção dos aterros foi 
indevidamente executada, onde foram aplicados materiais de empréstimo com características 
diferentes do restante aterro (em especial em enrocamentos ou misturas solo-enrocamento), onde 
há uma variação brusca da altura de aterro, onde prevalece uma concepção ou funcionamento 
indevido dos sistemas de drenagem (permitindo o acesso da água ao material), zonas de 
interacção local com estruturas rígidas existentes, ou ainda (em casos excepcionais) induzidos 
pela instabilidade de taludes ou perda de capacidade resistente das fundações. Já os 
assentamentos totais são principalmente associados a fenómenos de fluência. 
 
Outra conclusão fundamental é a necessidade e a importância da instrumentação e observação 
deste tipo de obras, tanto em fase de construção como de serviço. Considera-se que o 
conhecimento prévio do comportamento dos materiais é essencial para a redução dos custos de 
manutenção, ganhando assim a instrumentação um carácter preventivo e de controlo da 
segurança. Complementarmente, a observação de obras executadas com determinado material 
visa a obtenção de um melhor conhecimento do seu comportamento, de forma a desenvolver 
técnicas construtivas adequadas, com redução da deformabilidade e aumento da capacidade 
resistente. 
 
Os ensaios “in situ”, em particular na fase de construção, são também uma técnica eficaz de 
controlo da qualidade das características dos materiais utilizados, sobretudo quando o 
comportamento real se pode afastar do avaliado com base em ensaios de laboratório e envolve 
um grande volume de material de características variáveis. Estes são, habitualmente, executados 
nos aterros experimentais executados para o efeito e no controlo de execução das obras. Para 
avaliação da deformabilidade das camadas de aterro executam-se ensaios de carga em placa e 
para avaliação das condições de compactação determinações do peso volúmico e do teor em 
água, em solos e misturas de solo-enrocamento, e do índice de vazios, em enrocamentos. 
 
Os ensaios de carga em placa permitem avaliar o módulo de deformabilidade vertical do material, 
através da medição da relação entre a deformação e a tensão imposta, através da placa, por um 
conjunto de macacos hidráulicos que reagem contra um objecto de elevada massa, 
frequentemente um veículo pesado (Fig. 2.15). Este ensaio tambémpermite avaliar as 
deformações por colapso e por fluência, através do encharcamento do material e da imposição de 
um estado de tensão constante, durante um longo período de tempo (JAE/LNEC, 1999). 
 
 
 17 
 
Fig. 2.15 – Ensaio de carga com placa (JAE/LNEC, 1999). 
 
A determinação do peso volúmico e do teor em água é efectuada com recurso a métodos que 
variam consoante o geomaterial: 
- Solos – os métodos mais comuns são o da garrafa de areia, para a determinação do 
peso volúmico, os métodos de secagem em estufa, com recurso a micro-ondas ou o 
speedy, para determinação do teor em água, e o gamadensímetro, que permite a 
avaliação de ambas as grandezas. Este último equipamento é não intrusivo e está 
associado a fontes de emissão de raios gama e de neutrões para a determinação, 
respectivamente, do peso volúmico e do teor em água. 
- Enrocamentos – a determinação do índice de vazios baseia-se na avaliação do teor 
em água dos blocos e no seu peso volúmico. Dadas as grandes dimensões das 
partículas, o peso volúmico é determinado com base na execução de ensaios “macro”. 
O ensaio consiste na abertura de uma cavidade cilíndrica ou prismática, com 
dimensões em planta superiores a 5 vezes o diâmetro da maior partícula e altura igual 
à espessura da camada. O material retirado é pesado e determinado o teor em água 
por secagem em laboratório. O volume da cavidade é medido através do seu 
enchimento com água e por medição do volume de água introduzido, com recurso a 
uma membrana de polietileno impermeável (Fig. 2.16). 
- Misturas Solo-Enrocamento – para este tipo de materiais é utilizado o ensaio 
designado por “mini-macro”, assim designado por ser um ensaio macro de menores 
dimensões, para a determinação do peso volúmico, conjuntamente com os métodos 
de determinação do teor em água indicados para os solos. 
 
Complementarmente, a caracterização destes materiais na fase de projecto e na fase de 
construção para validação dos parâmetros assumidos no projecto é obtida através de ensaios de 
laboratório. Destes ensaios, aqueles que são objecto desta tese, serão descritos no capítulo 3. 
 
 18 
 
Fig. 2.16 – Ensaio “macro” – determinação de volume do poço (JAE/LNEC, 1999). 
 
Outros problemas associados ao dimensionamento de um aterro, surgem na interacção com a sua 
fundação. Em qualquer tipo de aterro é necessária a verificação da capacidade resistente e da 
deformabilidade do solo de fundação, devido à carga imposta pelo primeiro. Adicionalmente, no 
caso de aterros de encosta, é necessário garantir a sua estabilidade global, assegurando uma 
adequada resistência ao deslizamento (Fig. 2.17). Adicionalmente, para garantir uma adequada 
ligação do aterro com a sua fundação é necessário o saneamento dos terrenos orgânicos e de 
cobertura recente e de zonas do maciço rochoso se descomprimidas ou muito alteradas e 
fracturadas. 
 
 
Fig. 2.17 – Exemplo de análise de estabilidade de taludes (JAE/LNEC, 1997). 
 
Na fase de construção, deverão ser respeitados os fusos granulométricos previstos no Projecto e 
verificado que os materiais aplicados não se encontram contaminados por outros materiais. Na 
escolha da granulometria devem ser privilegiadas granulometrias extensas, não sendo 
recomendadas, em regra, granulometrias demasiado uniformes, excepto em sistemas de 
drenagem. 
 
 
 19 
Quando há limitações de espaço, é possível recorrer ao reforço dos taludes com geossintéticos, 
que permite construir taludes de maior inclinação (até verticais). É importante referir que esta 
solução é onerosa, pelo que deve ser evitada. 
 
Em aterro sobre solos moles, de fraca resistência ou elevada deformabilidade, existem soluções 
de reforço, como a aplicação de colunas de brita, jet-grouting ou deep mixing, conjuntamente com 
geogrelhas para a distribuição da carga aplicada pelo aterro. Estes últimos, consistem na adição 
de calda de cimento à estrutura do solo de fundação. 
 
Os efeitos associados ao deslizamento, podem não só colocar em causa a integridade do aterro, 
mas poderão gerar deformações no coroamento que condicionem a sua exploração. Assim, 
recorrem-se a várias métodos para a sua estabilização (JAE/LNEC, 1997): 
- Reforço do pé de talude com bermas estabilizadoras, usualmente de enrocamento, de 
granulometria devidamente seleccionada (Fig. 2.18); 
- Muros de suporte, com a possibilidade de associação a cortinas de estacas e/ou 
ancoragens. Esta solução, sobretudo pela sua complexidade de execução por 
requerer equipamentos de especialidade, é utilizada apenas como medida de reforço 
ou devido à presença de outras infra-estruturas na base do aterro. 
 
 
Fig. 2.18 – Perfil transversal de aterro com recurso a degraus e maciço de estabilização de pé de 
talude (Cenor, 2001). 
 
A compactação de um aterro é essencial em termos de deformabilidade e de garantia da sua 
capacidade resistente, produzindo-se uma redução do índice de vazios através da minimização do 
volume de vazios ocupados pelo ar, e com o consequente aumento do peso volúmico seco do 
solo. Este adensamento está relacionado com o teor em água do material e com a energia de 
compactação aplicada. 
 
Em aterros ferroviários e rodoviários, a determinação do peso volúmico seco máximo de 
referência e do correspondente teor em água óptimo, é obtida através do ensaio de Proctor 
pesado. Estes valores permitem definir, na fase de projecto, as condições de aceitabilidade das 
camadas compactadas, através da imposição de intervalos de variação do desvio do teor em água 
e do grau de compactação, e controlar, na fase de construção, a execução dos aterros. 
 
 20 
Para promover uma adequada ligação entre o aterro e a encosta, o cilindro compactador deve 
passar sobre a interface entre o aterro e a encosta de forma a compactar zonas descomprimidas 
do maciço confinante e a solidarizar a superfície de contacto. 
 
O processo de compactação poderá ter um efeito particular sobre os enrocamentos e as misturas 
solo-enrocamento, que consiste na ocorrência simultânea de fracturação dos blocos rochosos e 
consequente rearranjo das partículas, adquirindo deste modo uma grande importância. 
 
Caso os solos ou as misturas solo-enrocamento, no seu estado natural, não tenham o teor em 
água óptimo, será prescrita a sua molhagem ou secagem. Nos enrocamentos, recomenda-se que 
a sua compactação seja acompanhada com uma abundante molhagem. Segundo Maranha das 
Neves (2007), a água instalada em fendas e fissuras dos blocos de rocha tem um efeito 
semelhante ao de um agente corrosivo, promovendo a fracturação dos mesmos, o seu rearranjo e 
a correspondente diminuição do índice de vazios durante a construção do aterro. 
 
 
Fig. 2.19 – Adsorção de água pelas fracturas de blocos, responsável por fluência (Oldcop, 2000 apud 
Maranha das Neves, 2007, p.93). 
 
Em materiais muito sensíveis à acção da água, a drenagem e a impermeabilização dos taludes 
assumem um papel importante, evitando a entrada de água. Nos aterros de encosta deverá ser 
incluído um sistema de drenagem interna ao longo da superfície de contacto com a fundação, de 
forma a evitar a percolação das águas do maciço para o interior do aterro, responsável por uma 
diminuição das condições de estabilidade do talude por redução da resistência da resistência do 
solo. Neste tipo de aterros, o enrocamento de pé de talude, além da função estrutural 
estabilizante, permite também um rápido escoamento da água dada a sua elevada 
permeabilidade. Em aterros de fundação aproximadamente horizontal, caso se encontrem em 
zonas inundáveis ou sobre solos com nível freático elevado, é igualmente recomendada a 
construção de uma camada drenante na base do aterro.Quando os aterros são compostos por 
enrocamentos a drenagem é garantida por estes materiais, não sendo necessário adoptar 
qualquer sistema de drenagem específico. 
 
 21 
No que se refere à impermeabilização, se necessário, a mesma é garantida no coroamento 
através do recurso a uma camada compactada de baixa permeabilidade. Nas ferrovias, é atribuída 
uma inclinação à camada de sub-balastro para que a mesma encaminhe as águas pluviais aos 
elementos de drenagem superficial (Teixeira, 2011). 
 
Para protecção contra a erosão superficial provocada pela água das chuvas, as faces do talude 
são frequentemente cobertas por vegetação (através de hidro-sementeiras), que além de 
absorverem alguma da água superficial, reduzem a velocidade de escoamento da mesma ao 
longo da face do talude, permitindo que esta seja devidamente recolhida pelos elementos de 
drenagem (valetas de pé de talude ou de banqueta). Nos casos em que a impermeabilização da 
face do talude seja imperativa, a mesma é realizada com recurso ao tratamento da superfície com 
solo-cimento ou solo-cal. 
 
Os materiais margosos são um exemplo de materiais com sensibilidade à água, apresentando 
expansibilidade quando em contacto com esta, pelo que a impermeabilização ganha especial 
importância nestas situações. Alguns trabalhos recentes sobre a aplicação de ligantes hidráulicos 
(cal) a aterros deste material (Fig. 2.20), comprovam que é possível minimizar a expansibilidade 
destes materiais através da absorção da água pelo ligante, criando assim um camada exterior de 
protecção ao interior do aterro, não tratado (Cardoso, 2010). 
 
 
Fig. 2.20 – Tratamento impermeabilizante de solo com ligante hidráulico (Cardoso, 2010). 
 
Com a construção dos aterros, a sucessiva aplicação de camadas às quais é transmitida energia 
de compactação, com o aumento do peso próprio, leva a um processo de consolidação do 
material já compactado. Isto é, com o aumento do estado de tensão, através da relação com o 
índice de compressibilidade do solo, verifica-se uma diminuição do índice de vazios. Tal fenómeno 
leva à ocorrência de deformações a curto prazo, que podem ser corrigidas em fase de construção. 
 
 
 22 
Nos enrocamentos adicionalmente ocorrem fenómenos de colapso, associados à variação do seu 
teor em água. Estes poderão ocorrer para estados de tensão constante e a sua ocorrência poderá 
não ser previsível, pelo que se opta pela sua indução no decurso na fase de construção, surgindo, 
assim, a importância da molhagem adequada na compactação dos mesmos, por forma a reduzir 
este efeito na fase de serviço, através da fracturação dos blocos (Maranha das Neves, 2007). O 
equilíbrio é atingido através do contacto entre blocos, pelo que a compactação é também 
responsável pelo deslizamento relativo dos mesmos, pela redução do seu tamanho médio por 
fracturação e pelo esmagamento localizado, criando mais superfícies de contacto. Na Fig. 2.19 
esquematiza-se a adsorção de água pelos blocos, no interior das fracturas. Sendo a humidade 
relativa do ar, por si só, um factor importante, considera-se útil reafirmar a importância da 
molhagem e drenagem dos aterros. 
 
Tal como no colapso, os fenómenos de fluência ocorrem para um estado de tensão efectiva 
constante, sendo que a deformação é função do tempo (Fig. 2.21). Regista-se uma taxa de 
deformação decrescente, associada a um comportamento viscoso do solo (Caldeira, 2010). Este 
tem impacto sobre as vias de comunicação, já durante a sua fase de exploração, pelo que existem 
custos associados à sua correcção. É importante referir que a evolução no tempo é descrita em 
função logarítmica de base 10. 
 
 
Fig. 2.21 – Variação volumétrica em função do tempo – definição do parâmetro de fluência, Cα 
(Caldeira, 2010). 
 
Aquando da execução do projecto das vias que recorrem a aterros, é necessário identificar 
possíveis obstáculos ao traçado, que influenciem o seu dimensionamento. Estes pontos de 
interacção poderão ser estruturas, vias pré-existentes ou linhas de água. Há também os casos em 
que os aterros servem de plataforma de acesso a estruturas que fazem parte da via em projecto, 
nomeadamente, a obras de arte. Nestes pontos singulares, mostra a experiência (JAE/LNEC, 
1997) que existem problemas associados a assentamentos diferenciais. Junto das estruturas de 
betão armado (encontros) é efectuado um preenchimento em aterro que, quando não 
devidamente compactado, se deforma após a execução do aterro de aproximação à estrutura. 
Este efeito, conjuntamente com a transferência de tensões entre o aterro e a estrutura rígida, 
provoca assentamentos diferenciais (Fig. 2.22). Para estas ocorrências contribui, de um modo 
determinante, a concepção de superfícies de contacto praticamente verticais. 
 
 23 
Por outro lado, quando o aterro é construído sobrejacente a outras vias ou linhas de água, surge a 
necessidade de construir passagens inferiores ou passagens hidráulicas, respectivamente. Estas 
recorrem a box-culverts, túneis de pequena extensão, ou condutas enterradas, frequentemente, 
em betão armado (Fig. 2.23). No contacto entre estas estruturas e o aterro, há uma dificuldade 
inerente à compactação e a necessidade de recorrer a métodos menos eficazes que não 
provoquem danos nas estruturas, como os compactadores manuais (“saltitão”). Também, a 
compactação sobre estas estruturas, com cilindros compactadores pesados, pode levar à sua 
rotura, sendo usados cilindros menos potentes. Estas dificuldades levam a camadas de aterro de 
diferente rigidez no interior do aterro, provocando assentamentos diferenciais. A utilização de 
geossintéticos bem como o tratamento dos solos com ligantes, poderá ser utilizada como forma de 
mitigar a influência destes fenómenos. 
 
 
Fig. 2.22 – Deformação da guarda lateral (IC16) devido a assentamento diferencial entre aterro e obra 
de arte (LNEC, 1999). 
 
 
Fig. 2.23 – Passagem hidráulica sob aterro (JAE/LNEC, 1997). 
 
Os aterros objecto de estudo na presente tese são constituídos por misturas de solo-enrocamento, 
materiais pouco utilizados neste tipo de infra-estruturas, e cujo comportamento ainda hoje é 
objecto de investigação a curto e a longo prazo. Apresentam-se, seguidamente, as principais 
características destes materiais, devidamente enquadradas pelas correspondentes características 
dos solos e dos enrocamentos. 
 
 24 
2.3. MISTURAS SOLO-ENROCAMENTO 
 
Como já referido anteriormente, os aterros podem ser executados com recurso a solos, misturas 
solo-enrocamento ou enrocamentos. O comportamento destes materiais difere entre si, dadas as 
propriedades impostas pela extensão da granulometria, pela permeabilidade e pela própria 
natureza das partículas (lamelar, granular ou em bloco, no caso dos enrocamentos). 
 
Os limites granulométricos das misturas solo-enrocamento estão representados na Fig. 2.24. As 
normas da Junta Autónoma das Estradas (JAE, 1998) consideram materiais com características 
de solo-enrocamento os de granulometria contínua que obedeçam às seguintes condições 
granulométricas: (i) material retido no peneiro de 19 mm (¾” da ASTM) compreendido entre 30% e 
70%, (ii) material passado no peneiro 0,074 mm (nº 200 da ASTM) compreendido entre 12% e 
40% e (iii) dimensão máxima dos blocos (Dmáx) não superior a 2/3 da espessura da camada depois 
de compactada, nem a 0,40 m. 
 
Neste trabalho comparar-se-ão as curvas obtidas no campo com as obtidas através destes limites 
teóricos (Fig. 2.25), sendo que é recomendável uma granulometria do tipo extensa e bem 
graduada. É importante referir que se tratam de materiais evolutivos com o processo de 
compactação, pelo que a curva após a mesma deverá situar-se maisacima e à esquerda que a 
obtida previamente à compactação, registando-se, em regra, um aumento da quantidade que 
passa no peneiro 3/4” e um aumento da quantidade de finos. 
 
 
Fig. 2.24 – Tipos de materiais de aterro (JAE, 1998 apud Neves, 2011). 
 
No que se refere à deformabilidade, as misturas solo-enrocamento têm também valores 
característicos do coeficiente de compressibilidade (Cc) e do coeficiente de expansibilidade (Cs). 
Estes permitem o cálculo dos assentamentos primários, induzidos pela variação do estado de 
tensão efectiva. Como foi referido anteriormente, para além destes efeitos ocorrerá ainda o 
fenómeno de fluência, quantificado pelo parâmetro de fluência (Cα). 
 
 25 
Dados os métodos de cálculo associados ao ensaio de deformação unidimensional ou edométrico, 
a relação tensão-deformação pode também ser traduzida pelo módulo edométrico (M). É 
importante referir que, com o carregamento do solo (em condições de compactação óptimas, 
submergido ou saturado), a progressão de deformação varia com o com o aumento do estado de 
tensão. 
 
 
Fig. 2.25 – Exemplos de curvas granulométricas (Maranha das Neves, 2006) e limites que definem a 
mistura solo-enrocamento. 
 
Na tabela 2.3 apresentam-se valores típicos para o módulo edométrico, obtidos com base em 
ensaios laboratoriais de enrocamentos e de misturas solo-enrocamento resultantes da escavação 
de maciços com diferentes características geológicas, utilizados na construção de diferentes 
troços de estradas. 
 
Tabela 2.3 – Valores típicos para o Módulo Edométrico Secante (JAE/LNEC, 1999). 
Tipo de 
Material 
Classificação 
Geológica 
Origem 
Módulo Edométrico 
Secante - E [MPa] 
Tensão Axial ( !1 ) 
 
Mistura solo-
enrocamento 
Xisto Grauváquico 
IP3: Régua - 
Reconcos 
87 
500 kPa 
Granito 81 
Enrocamento 
Xisto Grauváquico 142 
Granito 140 
 
Enrocamento 
60% Corneanas / 
40% Calcário 
Ferruginoso 
IP7: Vila Boim - 
Norte de Elvas 
173 / 67 
(seco/submerso) 
400 kPa 
 
Mistura solo-
enrocamento 
Xisto Grauváquico 
e Granito 
IP3: Régua - 
Reconcos 
22 – 46 220 kPa; (ensaio de carga 
com placa) 
Enrocamento 44 – 90 
 
 
 
 26 
Analisando esta tabela, conclui-se que a deformabilidade das misturas solo-enrocamento é 
superior face aos enrocamentos, para o mesmo nível de tensão aplicado. Complementarmente, os 
maciços xistosos grauváquicos e os graníticos parecem produzir materiais com deformabilidades 
semelhantes. 
 
Apenas são apresentados valores correspondentes aos materiais nos estados após a 
compactação e submerso para o enrocamento constituído por corneanas e calcário, verificando-se 
uma redução do valor do módulo para 60% após a molhagem, uma vez que a submersão 
promove a fracturação nos enrocamentos. 
 
Os parâmetros de resistência também têm valores característicos, consoante a natureza do 
material aplicado em aterro. Estes variam de acordo com a resistência ao esmagamento, a forma 
das partículas, o seu tipo litológico, a compacidade, a dispersão granulométrica, o teor em água e 
a presença de finos. Devidos aos fenómenos de fracturação a envolvente de rotura é curva, 
podendo-se, no entanto, para cada nível de tensão de confinamento, definir a recta que passa 
pela origem e pelo ponto representativo da rotura, definindo-se consequentemente o 
correspondente valor do ângulo de resistência ao corte. O seu valor diminui com o aumento da 
tensão de confinamento, de acordo com (Veiga Pinto, 1983) a equação 2.1 e a Fig. 2.26. 
 
! = !0 !"! # log
" 3
pa
$
%
&
'
(
) (2.1) 
!0 - ângulo de atrito interno para ! 3 igual a 1 atmosfera (aprox. 100 kPa) 
!! - decréscimo do ângulo de atrito para um aumento de 10 vezes ! 3 
 
 
Fig. 2.26 – Variação do ângulo de atrito com a tensão de confinamento (Veiga Pinto, 1983). 
 
Na tabela 2.4 estão descritos valores típicos dos parâmetros de resistência para alguns solos, dos 
quais se pode concluir que uma maior percentagem de granulometrias mais finas na constituição 
de uma mistura irá influenciar negativamente a sua resistência drenada. 
 
 
 27 
Na tabela 2.5 apresentam-se valores típicos dos parâmetros de resistência para misturas solo-
enrocamento e enrocamentos. A análise deste permite concluir que os enrocamentos têm, em 
geral, maior resistência quando comparados com as misturas, sendo esta menor no caso da 
saturação ou molhagem do aterro. Os ensaios triaxiais descritos neste trabalho foram executados 
com um grau de saturação próximo dos 100%, por forma a avaliar conservativamente a 
resistência dos materiais. 
 
Tabela 2.4 – Gama de valores típicos de parâmetros de resistência para solos (Maranha das Neves, 
2006). 
Tipo de Solo Φ’p [º] Φ’f [º] 
Cascalho 35 – 30 25 – 35 
Mistura de cascalho e areia com solos finos 30 – 40 28 – 33 
Areia 32 – 50 27 – 37 
Silte ou areia siltosa 27 – 35 24 – 32 
Argilas 20 – 30 15 – 30 
Φ’p – ângulo de resistência ao corte drenado de pico 
Φ’f – ângulo de resistência ao corte drenado de rotura 
 
Tabela 2.5 – Valores típicos de parâmetros de resistência para enrocamentos e misturas solo-
enrocamento. 
Tipo de Material Classificação Geológica !0 [º] !! [º] Condições de ensaio 
Enrocamento são* Grauvaque 
57,0 14,0 Seco 
51,1 11,6 Submerso 
40,0 0 Submerso ( ID = 80% ) 
Enrocamento alterado* 
60% Xisto rochoso e 
40% de Grauvaque 
49,9 13,4 Seco 
39,6 13,8 Submerso (! 3 ! 350kN /m2 ) 
41,8 20,1 Submerso (! 3 ! 350kN /m2 ) 
Enrocamento** 
Xisto Grauváquico 53 20 - 
Granito 56 16 - 
Mistura solo-enrocamento** 
Xisto Grauváquico 48 23 Seco 
Granito 53 21 Seco 
* Veiga Pinto (1983) ** JAE/LNEC (1997 e 1999) 
 
Conclui-se assim que as misturas solo-enrocamento, por se encontrarem no limiar do 
comportamento entre solos e enrocamentos, ganham uma natureza algo imprevisível (Tabela 2.6). 
Esta requer o devido estudo deste tipo de material, uma vez que o mesmo adopta características 
mistas, representando um desafio relativamente recente à engenharia geotécnica. Face aos 
modelos de cálculo, a natureza mista deste material faz com que a escolha dos mesmos tenha de 
ser cuidadosa e adequada, ou até que estes sejam criados especificamente para a descrição do 
comportamento registado. 
 
 28 
Tabela 2.6 – Resumo da variação de propriedades nos materiais de aterro. 
Material Granulometria Deformabilidade (em serviço) Resistência 
Solo Fina Elevada Baixa 
Mistura Solo-Enrocamento 
 
Enrocamento São Grossa Baixa Elevada 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 29 
3. CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS COM BASE EM ENSAIOS 
LABORATORIAIS 
 
A execução de um projecto de engenharia, requer a definição de parâmetros a aplicar no 
dimensionamento das estruturas, no presente caso de natureza geotécnica. A legislação em vigor 
refere que estes poderão ser obtidos mediante uma análise estatística ou com recurso a ensaio 
laboratoriais e/ou de campo. Claramente, dada a variabilidade de características dos geomateriais, 
é recomendável a execução de ensaios. A qualidade relativa destes e a quantidade deverá ser 
definida em função da importância da obra. Dadas as grandes exigências de qualidade envolvidas 
na construção e operação de uma linha ferroviária de alta velocidade, o projecto geotécnico da 
sua fundação/plataforma é da maior importância. 
 
Seguidamente descrever-se-ão os ensaios adoptados para a determinação dos diferentes 
parâmetros. Começa-se por apresentar as curvas granulométricas, dada a sua importância para a 
execução de todos os ensaios, bem como para a classificação do material de acordo com a sua 
granulometria.