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Artigo TCC Franciély, Daniela

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XIX Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica 
Geotecnia e Desenvolvimento Urbano 
COBRAMSEG 2018 – 28 de Agosto a 01 de Setembro, Salvador, Bahia, Brasil 
©ABMS, 2018 
 
Caracterização Geotécnica de um Solo Residual de Granito 
Compactado com Incorporação de Resíduos Sólidos 
 
Franciély Espindola da Silva 
Universidade do Sul de Santa Catarina, Palhoça, Brasil, franciely.silva@unisul.br 
 
Daniela Cristina May 
Universidade do Sul de Santa Catarina, Palhoça, Brasil, daniela.may@outlook.com 
 
Cesar Schmidt Godoi, Ms. 
Tractebel Engineering / Universidade do Sul de Santa Catarina, Florianópolis/Palhoça, Brasil, 
cesargodoi@hotmail.com 
 
Fabio Krueger da Silva, Dr. 
Instituto Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Brasil, fabio.krueger@ifsc.edu.br 
 
RESUMO: O estudo apresenta a caracterização geotécnica de um solo residual de granito 
compactado da cidade de Anitápolis/SC, com incorporação de resíduo proveniente do processo de 
reciclagem do plástico. O objetivo do estudo é avaliar a influência da adição do resíduo nas 
características físicas e mecânicas de um determinado solo residual. Para tanto, foram realizados 
ensaios em laboratório, utilizando amostra deformada de solo coletada em um talude e incorporando 
diferentes porcentagens do resíduo. Foram realizados ensaios de caracterização física, e ensaios 
mecânicos, tais como compactação, ISC, compressão confinada, cisalhamento direto e 
permeabilidade. A análise dos resultados permitiu identificar as alterações provocadas pela 
incorporação do resíduo, em teores de 10% e 20%. Os resultados obtidos mostraram que a mistura 
com 10% de resíduo apresentou a melhoria nas características mecânicas em relação as demais 
misturas. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Solo Residual de Granito Compactado, Reciclagem do Plástico, Ensaios em 
Laboratório. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O aumento da produção mundial de resíduos 
plásticos e a falta de programas de gestão 
adequados resultam em descartes inadequados 
prejudiciais ao meio ambiente e a saúde 
humana. 
 Os plásticos são bens duradouros, devendo 
ser tratados como matéria prima pós-consumo e 
não como lixo. A política dos 3R’s, abordada 
durante a Conferência da Terra realizada no Rio 
de Janeiro em 1992, consiste em um conjunto 
de ações sugeridas para reduzir os impactos 
ambientais provocados pelos resíduos sólidos 
pós-consumo. Seus conceitos se baseiam nos 
atos de reduzir, reutilizar e reciclar o lixo 
produzido. Porém, quando esses conceitos não 
são aplicáveis, as opções de descarte se 
resumem à aterros sanitários ou lixões 
provocando impactos negativos no âmbito 
econômico e ambiental. 
 A empresa Rextrin Reciclagem Ltda., 
localizada em Governador Celso Ramos/SC, 
trabalha com a reciclagem de resíduos sólidos. 
Dentre os resíduos reciclados na empresa, 
encontramos o polipropileno e o polietileno. 
Porém, de sua reciclagem resta um refugo que 
não possui aplicação no mercado e acaba sendo 
XIX Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica 
Geotecnia e Desenvolvimento Urbano 
COBRAMSEG 2018 – 28 de Agosto a 01 de Setembro, Salvador, Bahia, Brasil 
©ABMS, 2018 
 
encaminhado para aterros sanitários. 
 Como consequência disso, a empresa 
enfrenta uma série de dificuldades. O 
armazenamento temporário do resíduo demanda 
espaço e local apropriado e seu transporte 
acarreta em custos adicionais à empresa. 
 Como resposta à esta problemática foi 
realizado um estudo envolvendo a incorporação 
do resíduo em um solo residual com teores de 
10% e 20% em relação ao peso. A proposta visa 
analisar o comportamento geotécnico das 
misturas solo + resíduo. 
 Para esta pesquisa foram realizados ensaios 
de laboratório em amostras deformadas de um 
solo residual de granito, de matriz 
predominantemente granular, localizado no 
município de Anitápolis/SC. Ensaios de 
caracterização do solo, bem como ensaios 
mecânicos de compactação, CBR, compressão 
confinada, cisalhamento direto e 
permeabilidade foram abordados para uma 
análise mais completa do material de estudo. 
 
 
2 MATERIAIS UTILIZADOS 
 
Inicialmente foi coletada uma amostra de solo, e 
posteriormente foi adicionado diferentes teores 
de um resíduo. 
 
2.1 O Solo 
 
O solo residual de granito foi coletado na face 
de um talude localizado no município de 
Anitápolis/SC, conforme Figura 1: 
 
 
 
Figura 1. Local de coleta do solo. 
2.2 O Resíduo 
 
O resíduo é proveniente do processo de 
reciclagem do plástico, e foi coletado na 
empresa Rextrin Reciclagem Ltda., localizada 
no município de Governador Celso Ramos/SC, 
conforme Figura 2: 
 
 
 
Figura 2. Resíduo gerado da reciclagem do plástico. 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
Com o objetivo de estudar o comportamento 
físico e mecânico do solo foi realizadas a coleta 
de amostra de solo, com armazenamento em 
laboratório, preparação da amostra por secagem 
prévia e posterior destorroamento. O resíduo foi 
coletado junto à empresa Rextrin sendo 
armazenado em laboratório. 
 A partir dessas amostras foram realizados 
ensaios físicos e mecânicos nas misturas 1 e 2. 
Na Tabela 1 estão representadas as misturas 
ensaiadas nesta pesquisa. 
 
Tabela 1. Misturas utilizadas. 
Misturas %Solo %Resíduo 
Solo Natural 100 0 
Mistura 1 90 10 
Mistura 2 80 20 
 
 Foram realizados ensaios de análise 
granulométrica, massa específica, limites de 
liquidez e plasticidade; e os ensaios mecânicos 
de compactação, CBR, compressão confinada, 
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cisalhamento direto; e permeabilidade. 
 
 
4 RESULTADOS E INTERPRETAÇÃO 
DOS RESULTADOS 
 
Na sequência estão apresentados os resultados 
obtidos nos ensaios de caracterização física e 
mecânica do solo e das misturas 1 e 2, bem 
como a interpretação dos resultados. 
 
4.1 Caracterização Física 
 
 Através dos ensaios de caracterização física 
foi obtida a curva granulométrica (Figura 3) do 
solo natural, apresentando 0,17% de 
pedregulho, 53,57% de areia, 31,85% de silte e 
14,40% de argila. 
 
 
 
Figura 3. Curva granulométrica do solo natural. 
 
 No ensaio de massa específica dos sólidos 
obteve-se o valor de 2,65 g/cm3. 
 O solo apresentou um coeficiente de 
uniformidade igual a 29,40 (desuniforme) e um 
coeficiente de curvatura igual a 0,75 (mal 
graduado). 
 Os ensaios para determinação dos limites de 
Atterberg do solo apresentaram valores de 
34,12% e 22,85% para limite de liquidez e 
plasticidade, respectivamente. Uma vez 
conhecidos os limites de consistência do solo, 
outros índices podem ser definidos, como os 
índices de plasticidade e atividade. 
 Com isso, sabe-se que o solo apresenta 
plasticidade média com IP de 11,27%. E índice 
de atividade da argila medianamente ativo, com 
IA de 0,78. 
 Através do método de classificação SUCS, é 
possível verificar que o solo apresenta caráter 
de uma areia siltosa, classificado como SM. Na 
classificação HRB o solo natural foi 
classificado como um A-6, apresentando 
características de um solo argiloso de 
comportamento fraco a pobre se fosse utilizado 
como subleito de uma rodovia. O índice de 
grupo calculado foi de 2,98. 
 
4.2 Compactação 
 
Este ensaio foi realizado na energia normal de 
compactação, moldado em três camadas de 26 
golpes com auxílio de um soquete de 2,5 kg em 
uma altura de quedade 30 cm. O ensaio foi 
realizado com secagem prévia do material até 
uma umidade de 5% abaixo da umidade ótima. 
Foram realizados cinco pontos de compactação 
com reuso do material de ensaio. A Figura 4 
apresenta as curvas de compactação, bem como 
os resultados dos ensaios. 
 
 
 
Figura 4. Curvas de compactação. 
 
A Figura 5 apresenta uma correlação 
entre o peso específico seco máximo obtido no 
ensaio de compactação com a porcentagem de 
solo na mistura, permitindo avaliar seu 
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comportamento a medida que se incorpora 
resíduo na matriz. 
 
 
 
Figura 5. Correlação entre o peso específico aparente 
seco máximo.e a porcentagem de solo na mistura. 
 
 Observa-se na Figura 5 uma relação próxima 
da linearidade para o peso específico seco 
máximo em função da porcentagem de solo na 
mistura. Ou seja, quanto maior a porcentagem 
de solo na mistura, menor peso específico seco 
máximo. Esse fato se justifica devido ao peso 
específico do resíduo ser inferior ao do solo. 
 Outra constatação é em relação à, nesse caso, 
a equação exponencial se adaptar melhor aos 
resultados. Isso pode ser justificado pelo maior 
valor de R2, e devido ao peso específico seco 
máximo ser mais coerente, quando a 
porcentagem de solo na mistura for igual a zero. 
 
4.3 Expansão 
 
Entende-se por expansão de um solo o seu 
aumento de volume quando submetido a 
imersão na água. Esse fenômeno está associado 
praticamente a solos com elevadas frações de 
silte e argila. Na Tabela 2 estão apresentados os 
resultados obtidos, indicando expansão máxima 
de 0,4% para a Mistura 2. 
 
Tabela 2. Resultados obtidos no ensaio de expansão. 
Misturas Expansão (%) 
Solo Natural 0,65 
Mistura 1 0,17 
Mistura 2 0,40 
 
 Na Figura 6 está representado o índice de 
vazios em função da expansão do solo e 
misturas 1 e 2. Nota-se que o índice de vazios 
aumenta conforme a proporção de resíduo é 
adicionada. No caso da expansão, observa-se 
que ocorre uma redução na mistura 1 em 
relação ao solo, vindo após, um aumento da 
expansão. Todavia, os valores são melhores nas 
misturas, uma vez que o incremento de resíduo 
provoca menos expansão. 
 
 
 
Figura 6. Correlação entre a expansão e o índice de 
vazios. 
 
4.4 CBR 
 
Após o ensaio de expansão se deu início ao 
ensaio de CBR. O corpo de prova foi retirado 
do tanque de imersão, e após 15 minutos em 
repouso, para escoamento da água foi colocado 
na prensa de CBR. 
 Durante a realização do ensaio são realizadas 
leituras em diferentes pontos de penetração, 
mas para realização do ensaio apenas duas 
leituras são utilizadas: 2,54 e 5,08 mm. Os 
valores para este ensaio estão representados na 
Figura 7 e apresentados na Tabela 3. 
 
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Figura 7. Curvas de CBR. 
 
Tabela 3. Resultados obtidos no ensaio de CBR. 
Misturas CBR (%) 
Solo Natural 8,34 
Mistura 1 10,69 
Mistura 2 9,38 
 
 A Figura 8 correlaciona os valores de CBR e 
índice de vazios. 
 
 
 
Figura 8. Correlação entre o CBR e o índice de vazios. 
 
 Verifica-se que apesar da parcela de índice 
de vazios ter aumentado, houve uma melhora na 
resistência à penetração. Constata-se uma 
melhora até o teor de 10% de resíduo, vindo 
após, uma perda de resistência. 
 Na Figura 9 apresenta a correlação entre o 
valor de CBR com a porcentagem de solo na 
mistura. 
 
 
 
Figura 9. Correlação entre o CBR e a porcentagem de 
solo na mistura. 
 
 Conclui-se que o aumento de resíduo na 
mistura faz com que a resistência à penetração 
aumente na faixa compreendida de 80% a 90% 
de solo. Entretanto, ambas as misturas 
apresentam uma melhora da resistência em 
relação ao solo natural. 
 
4.5 Compressão Confinada 
 
Para verificação da deformabilidade foi 
realizado o ensaio de compressão confinada. O 
ensaio seguiu-se de 8 estágios de carga, sendo 
que os valores das amostras de solo natural e 
misturas 1 e 2 estão apresentados conforme 
Figura 10 e Tabela 4. 
 
 
 
Figura 10. Curvas do ensaio de compressão confinada. 
 
 
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Tabela 4. Resultados obtidos no ensaio de compressão 
confinada. 
Misturas cv médio cm2/s Cr Cc 
Solo Natural 2,32E-01 0,08 0,24 
Mistura 1 2,51E-01 0,06 0,23 
Mistura 2 3,60E-01 0,14 0,26 
 
 Os valores elevados de cv correspondem à 
natureza arenosa do material, indicando que a 
compressão destes solos ocorre em um período 
de tempo relativamente curto, com rápida 
dissipação de poro-pressões e que as 
deformações cisalhantes nestes solos devem 
ocorrer de forma drenada. 
 Abaixo está representada a Figura 11, que 
correlaciona os coeficientes de 
compressibilidade e recompressibilidade com a 
porcentagem de solo na mistura. 
 Observa-se que a mistura 1 tem um 
coeficiente de compressão e recompressão 
menor em relação ao solo e a mistura 2, sendo 
desta forma, menos compressível. 
 
 
 
Figura 11. Correlação entre o coeficiente compressão e 
recompressão e a porcentagem de solo na mistura 
 
4.6 Cisalhamento Direto 
 
O ensaio de cisalhamento direto fornece valores 
de coesão e ângulo de atrito, obtidos através da 
interpretação da envoltória de Mohr-Coulomb, 
que são parâmetros essenciais para os cálculos 
de estabilidade de taludes, fundações e outras 
obras de engenharia. 
 Na sequência estão apresentadas as 
envoltórias de Mohr-Coulomb obtido nos 
ensaios (Figura 12). 
 
 
Figura 12. Envoltórias de Mohr-Coulomb. 
 
 Os valores de ângulo de atrito e coesão estão 
relacionados na Tabela 5 para o solo natural e 
misturas 1 e 2. 
 
Tabela 5. Resultados obtidos no ensaio de cisalhamento 
direto. 
Misturas c 
(kN/m2) 
ϕ 
(°) 
Solo Natural 8,34 29,60 
Mistura 1 10,69 39,20 
Mistura 2 9,38 35,50 
 
 Através dos ensaios de cisalhamento direto 
foram obtidos parâmetros de coesão e ângulo de 
atrito. Os valores para ângulo de atrito foram 
29,6°, 39,2° e 35,5° para o solo e misturas 1 e 2 
respectivamente. 
A curva que correlaciona o ângulo de 
atrito com a porcentagem de solo na mistura 
está representada na Figura 13. 
 
 
 
Figura 13. Correlação entre o ângulo de atrito e a 
porcentagem de solo na mistura. 
 
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 Observa-se que o ângulo de atrito aumenta 
gradativamente com a adição de resíduo na 
mistura, isto ocorre até um limite máximo, a 
partir do qual, diminui novamente. Ou seja, o 
resíduo auxilia na resistência ao cisalhamento, 
devido a transferência de esforços dos grãos do 
solo para as fibras. Quando os valores são 
correlacionados, constata-se que a mistura 1 
apresenta o maior ângulo de atrito. Observa-se, 
ainda, que os maiores valores para ângulo de 
atrito se encontram na faixa de 80% a 90% de 
solo em relação ao resíduo na mistura. 
 A Figura 14 apresentaa correlação entre os 
valores de ângulo de atrito obtidos no momento 
da ruptura com o índice de vazios de cada 
amostra ensaiada. 
 
 
 
Figura 14. Correlação entre o ângulo de atrito e o índice 
de vazios. 
 
 Observa-se que a medida que se acrescenta 
resíduo, o material possui mais espaços vazios 
em seu interior, o que normalmente resultaria 
em uma perda na resistência. Porém, nesse caso, 
apesar do aumento no índice de vazios o solo 
aumentou a resistência, devido provavelmente à 
composição do resíduo, que absorve uma 
parcela de carga. 
 A seguir, estão representadas as curvas que 
descrevem o comportamento do material 
enquanto resiste a força cisalhante (Figura 15), 
com isso é possível avaliar sua resistência após 
a ruptura. 
 
 
 
Figura 15. Curvas tensão cisalhante versus deformação 
horizontal do terceiro estágio de tensão normal. 
 
 Acima temos as curvas do terceiro estágio de 
carregamento, onde é possível verificar um 
ponto de ruptura em 3,6% de deformação 
horizontal. A curva do solo apresenta um pico 
de ruptura, onde perde resistência à medida em 
que se aumenta a deformação horizontal. Para a 
mistura 1 nota-se que após o ponto de ruptura 
há um comportamento constante na resistência. 
Já a mistura 2 continua resistindo ao esforço 
mesmo após a ruptura. As misturas apresentam-
se, em geral, crescentes com os deslocamentos 
horizontais, tendendo a atingir valores 
constantes com o aumento dos deslocamentos. 
Observa-se que, em relação aos resultados 
obtidos, que as misturas 1 e 2 não apresentaram 
queda na resistência ao longo das deformações, 
apresentando, em geral, rupturas plásticas, com 
mobilização crescente das tensões cisalhantes 
com os deslocamentos, tendendo a atingir 
valores constantes após certo nível de 
deslocamento. 
 Verifica-se que a mistura 2 apresenta na 
curva tensão cisalhante (τ) versus deformação 
horizontal (dh), valores da tensão cisalhante 
sempre crescentes com os deslocamentos, nem 
sempre evidenciando o valor máximo alcançado 
com clareza. Sugere-se que a fibra presente no 
solo continua resistindo ao esforço cisalhante 
apesar de ocorrida a ruptura do material. 
 
4.7 Permeabilidade 
 
O ensaio fornece o coeficiente de 
permeabilidade, que é uma propriedade que 
indica a maior ou menor facilidade da água 
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percolar através do solo. Na Tabela 6 estão 
apresentados os valores para o coeficiente de 
permeabilidade do solo natural e misturas 1 e 2. 
 
Tabela 6. Resultados obtidos no ensaio de 
permeabilidade. 
Misturas k 
(cm/s) 
Solo Natural 2,84E-06 
Mistura 1 1,10E-05 
Mistura 2 1,28E-05 
 
 A Figura 16 representada a seguir, apresenta 
uma correlação entre o coeficiente de 
permeabilidade (k) em e o índice de vazios (e), 
do solo e misturas 1 e 2. 
 Sabe-se que o índice de vazios se relaciona 
com a permeabilidade devido a porosidade. Ou 
seja, quanto maior a porosidade do solo maior o 
seu índice de vazios e consequentemente mais 
permeável (não se aplicando esta regra para as 
argilas). Essa analogia é válida para solos de 
mesma granulometria. Neste caso, o solo e as 
misturas indicam esse comportamento, onde a 
mistura 2 que possui o maior índice de vazios é 
mais permeável que a mistura 1 e o solo 
respectivamente. 
 
 
 
Figura 16. Correlação entre o coeficiente de 
permeabilidade e o índice de vazios. 
 
 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A influência do resíduo ao solo proporciona o 
desenvolvimento de um novo material 
geotécnico com características próprias, 
observado pela melhoria das propriedades 
mecânicas do novo material. Para este estudo 
foram obtidas as conclusões principais: 
a) O solo apresentou predominância 
arenosa. Quanto aos parâmetros de 
graduação, o solo apresentou 
comportamento desuniforme e indicou 
comportamento mal graduado. 
b) Verificou-se que o peso 
específico seco máximo diminui à medida 
que a porcentagem de resíduo aumenta, 
indicando uma menor sobrecarga à 
estrutura subjacente, no caso de ser 
utilizado como aterro sobre solos moles. 
c) Neste estudo as fibras presentes 
no resíduo melhoraram a resistência ao 
cisalhamento do solo, atuando como 
elementos que provocam uma especie de 
enfilagem dos grãos. Esta adição faz com 
que a fibra atue como um elemento de 
reforço, provocando um melhor 
entrosamento entre as particulas. Verificou-
se que o melhor desempenho foi obtido 
pela mistura 1. A mistura 2 apresentou a 
maior compressibilidade. Outro parâmetro 
obtido foi o coeficiente de adensamento 
(cv), os valores elevados de cv 
correspondem à natureza arenosa do 
material, e indicam que a compressão 
ocorre em um curto período de tempo. 
d) O acréscimo de resíduo na 
mistura aumentou a porosidade, e com isso, 
aumentou a velocidade de percolação da 
água no solo. O solo e misturas 1 e 2 se 
enquadram no comportamento para areias 
finas e argilosas. Devido as características 
do resíduo, o emprego desse material torna-
se interessante em aplicações como 
material drenante, aterros leves e reforço de 
solos. 
e) Conclui-se que o acréscimo de 
resíduo diminui a expansão. Os valores 
baixos de expansão podem ser explicados 
pelo solo utilizado, pois solos residuais 
com níveis de laterização apresentam esse 
comportamento. 
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AGRADECIMENTOS 
Agradecemos aos nossos pais, professores, 
amigos, colegas, e aos profissionais que 
contribuíram para a realização deste estudo. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6457: 
Amostras de solo: Preparação para ensaios de 
compactação e ensaios de caracterização. Rio de 
Janeiro, 2016. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6459: 
Solo: Determinação do limite de liquidez: método de 
ensaio. Rio de Janeiro, 2016. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6508: 
Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm: 
Determinação da massa específica dos grãos. Rio de 
Janeiro, 1984. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7180: 
Solo: Determinação do limite de plasticidade. Rio de 
Janeiro, 2016. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7181: 
Análise Granulométrica. Rio de Janeiro, 2016. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7182: 
Solo: Ensaio de compactação. Rio de Janeiro, 2016. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9895: 
Solo: Índice de suporte Califórnia: método de ensaio. 
Rio de Janeiro, 1987. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12007: 
Solo: Ensaio de adensamento unidimensional. Rio de 
Janeiro, 1990. 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 14545: 
Solo: Determinação do coeficiente de permeabilidade 
de solos argilosos a carga variável. Rio de Janeiro, 
2000. 
ASTM - American Society for Testing and Materials. 
D3080: Standard Test Method for Direct Shear Test 
of Soils Under Consolidated Drained Conditions. PA, 
USA, 2011. 
Casagrande, M.D.T. Estudo do comportamento de um 
solo reforçado com fibras de polipropileno visando o 
uso como base de fundações superficiais. 2001, 95p. 
Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, 
Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto 
Alegre, 2001.Cruz, Paulo Teixeira da. Propriedades de Engenharia de 
Solos Residuais Compactados da Região Centro – Sul 
do Brasil. São Paulo. 1967. 
May, Daniela; Silva, Franciély Espindola. Caracterização 
Geotécnica de um Solo Residual de Granito 
Compactado com Incorporação de Resíduos Sólidos. 
TCC – UNISUL. Palhoça. 2016. 
Vargas, M. Characterization, Identification and 
Classification of Tropical Soils. Proc. Second 
International Conference on Geomechanics in 
Tropicals Soils. Singapore. 1988.

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