MECÂNICA DOS SOLOS 2

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1. Em que casos de obras de engenharia são importantes o conhecimento da migração de água no solo e 
das tensões por ela provocada? 
Na estimativa da vazão que percolará através do maciço e da fundação de barragens de terra, em obras de 
drenagem, rebaixamento do nível d’água, adensamento, etc. 
2. Defina o que é a permeabilidade dos solos. 
A permeabilidade é a propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento de água através dele. Todos os 
solos são mais ou menos permeáveis. 
3. O que comprovou a experiência de Reynolds? Em geral qual é o regime de escoamento da água nos 
solos? 
Comprovou que o regime de escoamento é linear, sob certas condições, ou turbulento. Esta experiência, consistiu 
em permitir o fluxo de água através de uma tubulação transparente e, por meio de um pequeno funil instalado no 
tanque superior, introduzir um corante no fluxo: se o corante escoasse com uma trajetória retilínea, o regime de 
escoamento seria laminar, pois as partículas têm trajetórias paralelas; caso contrário, o regime seria turbulento. 
4. Uma importante propriedade do solo é o Coeficiente de Permeabilidade (K). O que ele indica? Até 
que valor de k os solos são considerados permeáveis? 
k → é uma propriedade que indica a maior ou menor facilidade da água percolar através do solo. Consideram-se 
solos permeáveis, ou que apresentam drenagem livre, são aqueles que têm permeabilidade superior a 10^-7m/s. Os 
demais são solos impermeáveis ou com drenagem impedida. 
5. Quais os fatores intervenientes no cálculo da vazão de um fluído em uma massa de solo? 
Fatores que influenciam a permeabilidade: 
Fluído - O tipo de fluído que se encontra nos poros. Nos solos, emgeral, o fluído é a água. 
Macro-estrutura - Principalmente em solos que guardam as características do material de origem (rocha mãe). 
Temperatura - Quanto maior a temperatura, menor a viscosidade d’água, portanto, maior a Permeabilidade. 
Valores de “k” obtidos nos ensaios são geralmente referidos à temperatura de 20°C. 
6. Como se determina o coeficiente de condutividade hidráulica do solo? Quais os tipos de 
equipamentos utilizados em laboratório e em campo? 
Ensaios de laboratório: Destinados a determinação de k nos casos de solos compactados. Consiste em submeter um 
corpo de prova de solo a um fluxo controlado de água, visando determinar i e Q durante o ensaio. 
• Ensaios de campo: Destinados a determinação de k nos casos de solos naturais. 
8. Quais as variáveis que influenciam o valor de k de um solo? 
A qualidade dos resultados depende fortemente dos cuidados durante a execução; 
Os resultados são geralmente mais difíceis de interpretar teoricamente que no caso dos ensaios de laboratório. 
Como a vazão (Q), a carga total (ht) e a própria área transversal de fluxo (A) variam continuamente nas 
proximidades do ensaio de condutividade hidráulica de campo, é necessária alguma solução teórica compatível com 
a geometria e as condições de contorno do problema para calcular o coeficiente de condutividade hidráulica. 
10. Quando ocorre o fenômeno da areia movediça? 
Ocorre quando a tensão neutra do solo é maior que a tensão efetiva, ocasionando num solo mais fofo e deixando a 
areia com aspecto movediço. 
11. A capilaridade é maior em argilas ou em areias? Porquê? 
Em Argilas, pois a permeabilidade das areias é praticamente instantânea enquanto nas argilas ocorre mais 
lentamente, podendo demorar vários anos para acontecer. Isso depende da carga imposta sobre a camada de 
argila. 
12. Cite 3 fatores que afetam o coeficiente de permeabilidade, indicando como ele varia com estes 
fatores. 
Fatores que influenciam a permeabilidade: 
Granulometria - O tamanho das partículas que constituem os solos influencia no valor de “k”. Pedregulhos possuem 
K >> que argilas. 
Índice de vazios - Quanto mais poroso for um solo (maior a dimensão dos poros), maior será o índice de vazios, por 
conseguinte, mais permeável (para argilas moles, isto não se verifica). 
Composição mineralógica - A predominância de alguns tipos de minerais na constituição dos solos tem grande 
influência na permeabilidade. 
Estrutura - É o arranjo das partículas, nas areias a água flui mais facilmente, o arranjo estrutural é mais simplificado 
que nas argilas. 
13. Cite 3 ensaios de laboratório e/ou de campo para determinação do coeficiente de permeabilidade. Quando são 
mais indicados? 
Permeâmetro de carga constante: 
Esse ensaio remonta o experimento de Darcy. E consiste no fluxo através de uma amostra de solo sem variação na 
altura da coluna de água. É geralmente usado para determinação do coeficiente de permeabilidade em areias. 
Permeâmetro de carga variável: 
Nesse experimento ao contrário do apresentado anteriormente há variação da altura da coluna de água ao longo do 
ensaio. O Permeâmetro de carga variável é utilizado com frequência para solos finos, por apresentar resultados 
mais precisos. 
Ensaio triaxial: 
Objetivos: Reproduzir, em laboratório, as condições de tensões e/ou deformações (aproximadas) às que 
o solo estará submetido no campo; 
• Prever o comportamento do elemento de campo (resistência e deformabilidade) a partir dos 
resultados obtidos na amostra de laboratório. 
• Fornecer parâmetros de resistência e de deformabilidade para estudos numéricos (MEF). 
O ensaio triaxial é o mais versátil ensaio para a determinação da resistência ao cisalhamento do solo. O 
equipamento consiste basicamente de uma câmara cilíndrica transparente e resistente assentada sobre 
uma base de alumínio, no interior da qual e colocado um corpo de prova cilíndrico revestido por uma 
membrana de borracha impermeável sob um pedestal, através do qual há uma ligação com a base da 
célula. Entre o pedestal e amostra utiliza-se uma pedra porosa para facilitar a drenagem. A câmara é 
preenchida com água, cuja finalidade e transmitir pressão à amostra. 
Ensaio CD – drenado, adensado. 
Ensaio CU – Adensado, Não drenado. 
Ensaio UU - Não adensado, não drenado. 
1. Quais são os cuidados que devem ser tomados para execução do sistema de drenagem por 
Bombeamento Direto ou Esgotamento de Vala? 
No caso de escavações suportadas por cortinas estanques contínuas, a força de percolação da água pode causar 
substancial perda de suporte quando o gradiente hidráulico for elevado, prejudicando os trabalhos e até 
inviabilizando execução de fundações rasas. Se existir uma camada pouco permeável pode ocorrer à súbita ruptura 
do fundo da escavação. 
2. O que consiste a execução de rebaixamento do lençol freático? 
A execução de rebaixamento do lençol freático consiste na captação, condução e despejo das águas existentes no 
subsolo, permitindo a execução de serviços abaixo do nível do lençol freático. O rebaixamento do lençol freático 
pode ser permanente ou temporário, dependendo das necessidades de cada obra. 
4. Quando é utilizada bombeamento com bombas de profundidade? Para qual coeficiente de 
permeabilidade K esse sistema é indicado? 
Este método é utilizado para grandes profundidades (de 10 a 100m) com descarga de mais de 60m³/hora. Utilizam-
se bombas centrifugas com eixo vertical ligado a um motor elétrico. 
6. Por que com a mudança do nível do lençol freático podem ocorrer recalques indesejáveis a 
estruturas situadas no raio de influência do rebaixamento? 
É importante lembrar que qualquer que seja o sistema de rebaixamento ou drenagem aplicado, sempre haverá uma 
diminuição das pressões neutras no solo e, consequentemente, um aumento das tensões efetivas. Esse acréscimo 
de tensão efetiva pode causar e (muitas vezes causa) recalques indesejáveis a estruturas situadas no raio de 
influência do rebaixamento. Isso acontece quando as estruturas têm suas fundaçõesapoiadas em solos muito 
compressíveis ou areias fofas submersas. 
7. Quais os parâmetros necessários para dimensionamento e escolha do método de rebaixamento de 
lençol freático? 
A escolha do sistema a ser utilizado depende das características de cada obra, tendo em vista o tipo de solo, 
profundidade de escavação e nível do lençol freático. 
Os sistemas utilizados para rebaixamento do lençol d’água são: 
• Bombeamento direto ou esgotamento de vala; 
• Sistema de ponteiras filtrantes a vácuo (well-points); 
• Sistema de poços profundos com emprego de injetores; 
• Sistema de poços profundos com emprego de bombas de eixo verticais. 
Os parâmetros necessários para dimensionamento e escolha do método de rebaixamento de lençol freático são: 
- Nível estático do lençol. - Cota do horizonte impermeável. - Cota de fundo da escavação. - Croqui de localização da 
área com detalhes de rios, vales, lagoas, mar, etc. - Sondagens (SPT e descrição litológica) - Conhecimento das 
construções adjacentes. 
1. Apresente na forma de croqui pelo menos 2 casos de obras em que há risco de ruptura por 
cisalhamento dos solos. Em termos de tensões, quando esse solo irá cisalhar? Talude natural e sapata corrida 
2. Diferencie o atrito entre areias e argilas. Areais são determinados pelo contato grão a grão. Nas argilas as 
partículas são envolvidas por moléculas de água de maneira que as forças de contato não são suficientes para 
remover estas moléculas, e são elas as responsáveis pela transmissão das forças. Característica que provoca 
dependência da resistência à velocidade de carregamento. 
3. Descreva sucintamente o ensaio de cisalhamento direto (esquematize equipamentos e principais 
resultados obtidos). O ensaio de cisalhamento direto é executado em uma caixa metálica bipartida, deslizando-se a 
metade superior do corpo de prova em relação à inferior. O corpo de prova é inicialmente comprimido pela força 
normal “N”, seguindo-se a aplicação da forca cisalhante “T”. Esta força impõe um deslocamento horizontal (∆l) à 
amostra até a ruptura do corpo de prova (que ocorre ao longo do plano XX). Para cada tensão normal aplicada (σ = 
N/A), obtém-se um valor de tensão cisalhante de ruptura (τ = Tcis/A), permitindo o traçado da envoltória de 
resistência. 
4. Durante o ensaio de cisalhamento convencional, quais são as grandezas medidas? 
Grandezas calculadas a partir do ensaio: a) Deslocamento horizontal (mm) b) Deslocamento vertical (mm) 
c) Força cisalhante (kN) d) Área do plano de cisalhamento (cm²) e) Tensão cisalhante (kPa) 
5. Como é obtida a envoltória de resistência ao cisalhamento a partir do ensaio de cisalhamento direto? 
Envoltória de resistência de pico (tensão cisalhante x tensão normal). A envoltória de resistência é obtida a partir 
de, no mínimo, 3 ensaios. Para cada ensaio tomam-se os valores de tensão cisalhante máxima e tensão normal. 
Graficados esses ensaios, ajusta-se uma reta aos pontos. O coeficiente linear desta reta corresponde ao “intercepto 
coesivo” (c) e sua inclinação ao “ângulo de atrito interno de pico” (ϕ’p). 
6. Quais são as principais vantagens e desvantagens do ensaio de cisalhamento direto? 
O principal problema a ser apontado neste ensaio é a imposição de uma superfície de ruptura, principalmente em 
solos homogêneos. O solo não rompe segundo o plano de maior fraqueza, mas ao longo do plano horizontal XX. 
Controle de drenagem: Uma deficiência importante do ensaio de cisalhamento direto é a impossibilidade de 
controle da drenagem no corpo-de-prova, pois a caixa não tem um sistema de vedação adequado. Por estas razões, 
a única solução é conduzir o ensaio em condições totalmente drenadas, mantendo nulas as poropressões. Isto é 
feito controlando-se a velocidade de ensaio (ensaio lento). Neste ensaio, as tensões normal e de cisalhamento são 
conhecidas somente no plano de ruptura para determinar o estado de tensão do solo nos diferentes planos. 
8. Nos solos a coesão e o ângulo de atrito são medidas da resistência ao cisalhamento. Aumentando seus valores o 
que acontece com a capacidade dos solos resistirem a esforços? Ela aumenta ou diminui? 
Quanto mais altos os valores, maior a resistência. 
11. Discuta a variação do volume das areias durante o cisalhamento. 
Areias quando carregadas: • fofas diminui de volume (contração); • compactas aumenta de volume (dilatação) 
12. Descreva sucintamente a execução de ensaios triaxiais CD, CU e UU. 
CD - (drenado, adensado). São ensaios em que o corpo de prova é adensado previamente e depois levado à ruptura 
drenada. Nestes ensaios o caminho de tensões totais e efetivas são idênticos, já que não há poropressões geradas. 
A velocidade de ensaio deverá ser suficiente lenta para garantir a drenagem. 
CU – Ensaio Adensado Não Drenado: também conhecido como “ensaio rápidos pré-adensado” (R) onde primeiro 
aplica-se a pressão confinante e deixa-se dissipar a pressão neutra correspondente. O c.p. adensa sob a pressão 
confinante. A seguir, carrega-se axialmente sem drenagem. O ensaio indica a resistência não drenada em função da 
tensão de adensamento. Se as pressões neutras foram medidas, a resistência em termos de tensões efetivas 
também é determinada. Ensaio muito empregado pois permite determinar a envoltória de resistência em termos 
de tensões efetivas num prazo menor que o ensaio CD (Ensaio Adensado Drenado). 
UU – Ensaio Não Adensado Não Drenado: também conhecido por “ensaio rápido” (Q – quick), onde o c.p. é 
submetido à pressão confinante e ao carregamento axial sem que permita qualquer drenagem. O teor de umidade 
permanece constante e se o c.p. estiver saturado, não haverá variação de volume. A velocidade de carregamento 
pode ter influencia muito grande no resultado. 
13. O que vem a ser o índice de vazios crítico das areias? 
O índice de vazios no qual o c.p. não apresenta nem diminuição e nem aumento de volume por ocasião da ruptura; 
areia ao ser carregada no ecrít apresenta inicialmente ligeira diminuição de volume seguida de um aumento de 
volume; a variação de volume no momento da ruptura é nula. É o índice de vazios em que a areia sofre deformação 
sem variação de volume, que é o estágio para o qual a areia tende a ser rompida, é independente do índice de 
vazios inicial. Ecrit não é uma característica do material, mas depende da pressão confinante a que ela está 
submetida. 
14. O que vem a ser a resistência não drenada de uma argila. Como pode ser obtido esse parâmetro em campo e 
laboratório. 
É a resistência que a argila apresenta quando a carga é aplicada antes que ocorra o adensamento. Em laboratório 
este parâmetro é obtido através do ensaio triaxial UU, com drenagem fechada na fase da tensão de confinamento e 
fechada na fase de aplicação da tensão desviadora. Em campo mede-se com ensaio de palheta. 
15. Qual a propriedade fundamental a considerar em uma areia quanto ao comportamento na resistência ao 
cisalhamento? E argila? 
A resistência nas areias é quase sempre definida em termos de tensões efetivas; 
A resistência depende do atrito entre as partículas e, consequentemente, das tensões efetivas, embora na maioria 
dos casos a água nos poros possa estar sob pressão. 
16. O que é o fenômeno de dilatância das areias compactas? 
A dilatância é explicada pelo entrosamento das partículas, o entrosamento dos grãos apresenta uma componente 
adicional de resistência que se manifesta pelo valor de pico superior a resistência residual(esta associada somente 
ao atrito). Para que ocorra o cisalhamento é necessário o desencaixe dos grãos, determinante o aumento do 
volume das areias, determinado como dilatância. 
17. Qual é a causa fundamental da diferença de comportamento entreas areias fofas e compactas? O Pico da 
resistência e o fenômeno da dilatância. 
18. Explique o que é o fenômeno que origina a coesão aparente? O que fundamentalmente difere da coesão real? 
Coesão aparente, é resultante do atrito entre as partículas quando submetidas às forças de cisalhamento. 
20. Porque é necessário analisar separadamente o comportamento de argilas normalmente adensadas e Pré-
adensadas? 
Observa-se que o comportamento drenado das argilas NA é semelhante ao das areias fofas, enquanto as argilas PA 
se assemelham as areias densas, no que tange ao seu comportamento tensão – deformação. Do mesmo modo que 
se identifica um índice de vazios critico em areias, pode se identificar o OCR com o qual não se observa variação de 
volume na ruptura. A principal diferença entre os dois materiais é compressibilidade, a qual é muito superior em 
argilas NA. Adicionalmente, em areias a envoltória de resistência sempre apresenta intercepto de coesão nulo. 
21. O ensaio de palheta ou vane test é o ensaio de referência para a estimativa da resistência não drenada 
das argilas. Fale a respeito deste ensaio. 
Resistência não drenada (Su) é a resistência que a argila apresenta quando a carga é aplicada antes que ocorra o 
adensamento. Em laboratório este parâmetro é obtido através do ensaio triaxial UU, com drenagem fechada na 
fase da tensão de confinamento e fechada na fase de aplicação da tensão desviadora. Em campo mede-se com 
ensaio de palheta.