Aula 09-Resistencia ao cisalhamento em argilas

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RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
SOLOS ARGILOSOS
Disciplina: Mecânica dos Solos II
Professora: Albaniza Maria da Silva
Velocidade de aplicação da 
carga
Estado de adensamento
Resistencia ao Cisalhamento: Solos argilosos
Estrutura da argila
• O estudo da resistência ao cisalhamento de solos argilosos é bastante complexo,
em virtude do número de fatores interferentes;
• Principais fatores que influenciam na resistência ao cisalhamento das argilas:
Condições de drenagem
ARGILA
• Argila é a fração do solo, cujas partículas apresentam um diâmetro inferior a
0,002mm (2 μm) – ABNT 7250.
• É constituída de diversos tipos de partículas, que podem ser classificadas de
acordo como a tabela abaixo:
Classificação em função do tipo de partícula (Lambe e Whittman, 1972)
Resistencia ao Cisalhamento: Solos argilosos
ATIVIDADE COLOIDAL (Ac)
• É a relação entre o índice de plasticidade e a percentagem da fração argilosa
menor que 0,002mm (2 μm).
• A atividade coloidal serve como indicação da maior ou menor influência das
propriedades mineralógicas e químico-coloidal, da fração argila, nas
propriedades de um solo argiloso.
𝑨𝒄 =
𝑰𝑷
(% 𝒇𝒓𝒂çã𝒐 𝒅𝒆 𝒑𝒂𝒓𝒕í𝒄𝒖𝒍𝒂𝒔 < 𝟐𝝁𝒎)
Atividade Ac
Baixa < 0,75
Normal 0,75 < Ac < 1,25
Alta > 1,25
Atividade das argilas (apud Skemton, 1953)
Resistencia ao Cisalhamento: Solos argilosos
COLÓIDES
Coloides são sistemas nos quais um ou mais componentes apresentam pelo menos
uma das suas dimensões menores que 1µm.
TAMANHO
• Via de regra são menores que 1μm de diâmetro. Como as frações de argila
atingem até 2μm, nem todas as argilas são estritamente coloidais, mesmo assim as
suas partículas maiores possuem características do tipo coloidal.
TIPO DE MATÉRIA COLOIDAL
• Orgânico – encontra-se sob a forma de húmus;
• Inorgânico – encontra-se sob forma de minerais argilosos das diversas formas.
Resistencia ao Cisalhamento: Solos argilosos
ESTRUTURA DA ARGILA
• Constituição geral das argilas
Carga elétrica
Forma
• Laminar, outras irregulares, em
forma de placas ou flocos e
outras esferoidais, mas sempre a
extensão horizontal ultrapassa as
dimensões verticais;
• As minúsculas partículas coloidais
das argilas possuem em geral
carga negativa, o que favorece a
adsorção de cátions.
Resistencia ao Cisalhamento: Solos argilosos
ESTRUTURA DA ARGILA
• Argilo-minerais são, fundamentalmente, silicatos hidratados de alumínio, que
apresentam plasticidade, permuta catiônica, dimensões geralmente inferiores a
2μm e forma lamelar e alongada;
• É quimicamente muito ativa e tem propriedades coloidais;
• A mais importante propriedade coloidal da argila é a afinidade pela água e por
elementos químicos nela dissolvidos.
ESTRUTURA DA ARGILA
• Os argilo-minerais compreendem uma grande família de minerais, que podem ser
classificados em diversos grupos, conforme a estrutura cristalina e as
propriedades semelhantes. Os principais grupos são as caulinitas, ilitas e
montmorilonitas.
• Caulinita
• Ilita
• Montmorilonita
ESTRUTURA DA ARGILA
• Estrutura das camadas das argilas: Tipos de laminas
Lâminas de Sílica/Alumínio
Octaédricas
Tetraédricas
Folha Silícica
Folha Alumínica
Silício
Alumínio
Oxigênio
ESTRUTURA DA ARGILA
• Estrutura das camadas das argilas:
Tetraédricas
-Os tetraedros agrupam-se em unidades
hexagonais, sendo a ligação entre dois
tetraedros, feita pelo vértice (oxigênio). As
unidades hexagonais repetem-se
indefinidamente, formando uma retícula
laminar.
ESTRUTURA DA ARGILA
• Estrutura das camadas das argilas:
Octaédricas
-As lâminas alumínicas estão formadas por
retículas de octaedros, tendo também como
ligação o oxigênio.
ESTRUTURA DA ARGILA
• Unidade estrutural
Ilita
Caulinita
Montmorilonita
-De acordo com a estrutura reticular os
minerais de argila constituem três grupos:
-
ESTRUTURA DA ARGILA
• Classificação mineralógica
Caulinitas
Em consequência da estrutura rígida, são relativamente estáveis em
presença da água. Sendo considerada não expansiva em processo
de saturação.
É estável e não caracteriza o solo como problemático,
principalmente no que se refere a característica de plasticidade e
expansão.
Minerais tipo 1:1
• São constituídas de uma lâmina tetraédrica
(sílica) combinada com uma lâmina octaédrica
(alumina), formando um reticulado fixo;
• A água não penetra no permeio das camadas,
e não ocorre expansão;
ESTRUTURA DA ARGILA
• Classificação mineralógica
Minerais tipo 2:1
• São constituídas de uma lâmina octaédrica
intercalada no permeio de duas lâminas
tetraédricas;
Montmorilonitas: A ligação entre as retículas é frágil,
possibilitando a entrada de água entre as mesmas (material
expansivo). ex.: bentonita
ESTRUTURA DA ARGILA
• Classificação mineralógica
Ilitas: Possuem estrutura análoga à das montmorilonitas sendo
porém menos expansivas em virtude da ligação de potássio.
As partículas das ilitas são extremamente pequenas, portanto,
sem condições de definir um contorno ou forma. Todavia, a
microscopia eletrônica tem mostrado que as partículas da ilita e
montmorilonita tem a forma de “flocos achatados”
K
Solos argilosos:
Atrito entre as partículas e 
coesão do solo.
Resistência
ATRITO E COESÃO
Solos arenosos:
Atrito entre as partículas.
• A resistência do solo ao cisalhamento é determinada pelas características coesivas
e friccionais entre as partículas do solo;
ATRITO E COESÃO
A resistência ao cisalhamento depende da interação entre as partículas, e esta 
interação pode ser dividida em duas categorias: 
‒Componentes da resistência ao cisalhamento:
Atrito
Coesão
τ = C + σ.tgφ. 
Solos Coesivos: c ≠ 0
ATRITO E COESÃO
Coesão
Aparente
Real
• A coesão do solo é a força de atração entre as superfícies de suas partículas.
• Definido como o ângulo máximo que a força transmitida a superfície pode fazer
com a força normal à superfície de contato, sem ocorrer deslizamento.
Atrito
O atrito é função da interação entre duas
superfícies na região de contato.
COESÃO REAL
• É resultado do efeito de agentes cimentantes (como teor de óxidos e de argilas
silicatadas), bem como o resultado da atração entre partículas próximas por
forças eletrostáticas.
Natureza coloidalAgentes cimentantes
• Colóides eletronegativos, com
alta capacidade de adsorção
de cátions e moléculas de água.
• Alto teor de argilas silicatadas
aumenta o efeito dos agentes
cimentantes.
COESÃO APARENTE
• É resultado da tensão superficial da água nos capilares do solo, formando
meniscos de água entre as partículas dos solos parcialmente saturados, que
tendem a aproximá-las entre si.
• É a parcela da resistência ao cisalhamento de solos úmidos (parcialmente
saturados), devido à tensão capilar da água que atrai as partículas. No
caso da saturação do solo a coesão tende a zero.
COESÃO APARENTE
Comportamento tensão 
deformação quando submetido 
a ensaio edométrico é distinto 
das areias
ARGILA
Diferenciam das areias
Baixa permeabilidade;
Importância do conhecimento de 
sua resistência em termos 
drenados e não drenados
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
ÍNDICES DE VAZIOS
AREIA
f (deposição original dos grãos, de sua 
deposição na natureza)  praticamente 
independente do histórico de tensões 
do solo. 
Carregamentos posteriores que não 
criem tensões desviadoras elevadas, 
não produzem grandes variações de 
índice de vazios
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
Uma areia fofa pode permanecer fofa ainda que 
submetida a elevada sobrecarga , para que ela 
esteja compacta, ela deve se formar compacta ou 
ser levada a esta situação por efeito de vibração , 
que provoquem escorregamentos das partículas.
ÍNDICES DE VAZIOS
ARGILA f (sedimentação das partículas, 
estrutura + histórico de tensões do solo 
– pré adensamento).
As argilas se formam sempre com 
elevados índice de vazios, quando se 
apresentam com um índice de vazios 
baixo,estes são consequentes de um 
pré adensamento
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
ÍNDICES DE VAZIOS
ARGILA
f (sedimentação das partículas, 
estrutura + histórico de tensões do solo 
– pré adensamento).
Em virtude disso diversos cps de prova 
de uma argila , representativos de 
diferentes índices de vazios iniciais 
apresentarão curvas , que após atingir 
a tensão de pré adensamento 
correspondente, fundem-se numa única 
reta virgem.
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
ÍNDICES DE VAZIOS
ARGILA
A resistência de uma argila depende do 
índice de vazios em que ela se encontra, 
que é fruto das tensões atuais e 
passadas, e da estrutura da argila
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
AREIA ARGILA
• Apresentam comportamento distinto a
partir de e inicial ou seja apresentam
curvas independentes para cada índice
de vazios em que estejam
originalmente
• Apresentam comportamento
tensão deformação convergente
após superada a tensão de pré-
adensamento.
ÍNDICES DE VAZIOS
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
 Tensão confinante acima da tensão de pré-adensamento  (Normalmente 
Adensado)
 Tensão confinante abaixo da tensão de pré-adensamento (Pré-Adensado)
Comportamento tensão-
deformação no 
carregamento axial de uma 
argila
Dependerá da situação 
relativa da tensão confinante 
perante a tensão de pré-
adensamento. Desta forma 
serão analisados o 
comportamento das argilas 
para duas situações
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
 OCR ( OVER CONSOLIDATION RATIO)
Normalmente Adensada
RPA = σ‘vm
σ‘vo
Onde, σ‘vm = tensão efetiva de pré-adensamento 
σ‘vo = tensão efetiva atuante
RPA = 1
Pré-Adensada RPA > 1
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
CAUSAS DO PRÉ ADENSAMENTO
Variação Ação
Tensão total
Remoção da sobrecarga superficial
( processo de erosão; ação homem)
Demolição de estruturas antigas.
Poropressão
Variação da cota do lençol freático;
Pressões artesianas;
Bombeamento profundo;
Ressecamento e Evaporação;
Estrutura do solo
Mudanças ambientais tais como: 
temperatura, concentração de 
sais, pH, etc;
Precipitação de agentes cimentantes, 
troca catiônica, etc.
Condição Drenada
Carregamento Lento
Análise de resistência a 
longo prazo
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
VELOCIDADE DE CARREGAMENTO X CONDIÇÕES DE DRENAGEM
Condição Não Drenada
Carregamento Rápido
Análise de resistência a 
curto prazo
INFLUÊNCIA DA TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO NA 
RESISTÊNCIA DAS ARGILAS
VELOCIDADE DE CARREGAMENTO X CONDIÇÕES DE DRENAGEM
(UU)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
TENSÃO DE PRÉ-
ADENSAMENTO = 3
σ3= 8 e 4 => 
RPA = 1 (NA)
σ3 = 2 e 0,5 
=> RPA = 1,5 
e 6 (PA)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
Consideremos uma argila cuja relação índice 
de vazios em função da pressão de 
adensamento esteja indicada na figura. Esta 
argila terá sido adensada no passado, segundo 
a curva tracejada até uma tensão efetiva igual 
3. 
Esta argila apresenta atualmente a curva de 
índice de vazios em função da tensão 
confinante indicada pela linha contínua.
Consideremos a realização de quatro ensaios com tensões 
confinantes indicadas. Quando aplicadas as tensões os cps
adensam sob seus efeitos e estarão normalmente adensados 
sob estes valores σ3= 8 e 4 .
σ3= 8 e 4 => RPA = 1 (NA)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
Ao se fazer o carregamento axial 
nestes ensaios, obtém-se curvas 
com o aspecto indicado em (a) 
onde as tensões desviadoras 
crescem lentamente com as 
deformações verticais a que os 
Cp’s estão submetidos. 
Nota-se que as tensões 
desviadoras são proporcionais as 
tensões confinantes, onde as duas 
curvas se confundem (b).
GRÁFICO NORMALIZADO
(a) (b)
Normalmente adensadas
σ3= 8 e 4 => RPA = 1 (NA)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
Como consequência da 
proporcionalidade das tensões 
desviadoras máximas com a 
tensão confinante os círculos de 
Mohr definem uma envoltória 
reta, que passa pela origem (c)
(c)
(d)
Observa-se que durante o 
carregamento axial o Cp
apresenta redução de volume, da 
mesma ordem de grandeza, 
sendo só ligeiramente maior para 
confinantes maiores(d)
(e)
Normalmente adensadas
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO = 3
σ3 = 2 e 0,5 => RPA = 1,5 e 6 (PA)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
Considerando-se agora que sejam moldados Cp’s
para o ensaio triaxial, onde as tensões confinantes 
são σ3 = 2 e 0,5 abaixo da tensão de pré 
adensamento.
Considerando inicialmente que se o solo não tivesse 
sido pré adensado sob a tensão de 3 mas sim sob 
uma tensão menor que 0,5 , os cp’s estariam após 
adensados nas posições  Normalmente adensados 
e seus resultados seriam semelhantes as tensões 
confinantes de σ3= 8 e 4. 
Mas o pré adensamento com a tensão 3 fez 
com que estes cp’s ficassem nas condições, ou 
seja, com índice de vazios menores do que na 
condição anterior. Menor indice de vazios 
maior proximidade entre as partículas
comportamento diferente
Pré - adensada
σ3 =0,5 RPA = 6
σ3 = 2  RPA = 1,5
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
Os resultados encontrados e sua 
transposição para o gráfico 
normalizado permitem algumas 
observações:
Quando um solo é ensaiado 
sob uma tensão menor que sua 
tensão pré adensamento, o 
crescimento da tensão axial em 
função da deformação se faz 
mais rapidamente.
E essas deformações são menores 
quanto maior for a razão pré
adensamento. (a)
(b)
Pré - adensada
Logo a deformação específica na ruptura é 
menor para confinante σ3 =0,5.
σ3 =0,5 RPA = 6
σ3 = 2  RPA = 1,5
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
A máxima tensão desviadora
suportada é maior do que na
situação de NA, e a diferença é
tanto maior quanto maior for o
RPA.
A tensão desviadora máxima é 
bem distinta, havendo sensível 
redução da tensão axial para 
maiores deformações.
(a)
(b)
Pré - adensada
σ3 =0,5 RPA = 6
σ3 = 2  RPA = 1,5
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
A diminuição de volume 
durante o carregamento axial é 
menos acentuada do que no caso 
de NA.
podendo ocorrer aumento de 
volume, após uma inicial redução 
no caso da RPA ser elevada.
 Aumentos de volume 
correspondem a RPA maiores que 
4
Pré - adensada
ARGILAS SOB CONDIÇÕES DRENADAS
A envoltória de resistência é uma 
é uma curva até a tensão de pré
adensamento, e uma reta acima 
desta tensão, cujo prolongamento 
passa pela origem, acima desta 
tensão.
Não sendo prático se trabalhar 
com envoltórias curvas, esta pode 
ser ajustada a uma reta que 
melhor a represente.
σ3 = 2 e 0,5 => RPA = 1,5 e 6 (PA)
Pré - adensada
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
c’ = coesão efetiva ou intercepto de coesão efetiva
NA
PA
RESULTADOS COMPARANDO ARGILAS NA COM PA
RESULTADOS COMPARANDO ARGILAS NA COM PA
Normalmente 
adensada
σ3 ≥σ‘vm
Pré-adensada σ3 < σ‘vm
c’ = coesão efetiva ou intercepto de coesão efetiva
RESULTADOS COMPARANDO ARGILAS NA COM PA
RESULTADOS COMPARANDO ARGILAS NA COM PA
Com relação ao trecho inicial da envoltória os valores dependem da tensão de pré
adensamento e do nivel de tensões de interesse.
VALORES TÍPICOS DE RESISTÊNCIA 
DAS ARGILAS (NA)
Índice de Plasticidade Ângulo de atrito interno (°)
10 30 a 38
20 26 a 34
40 20 a 29
60 18 a 25
φ costuma ser menor quanto mais argiloso for o solo (maior for o IP do solo).
confirmando a tendência do Ko ser maior quanto maior for o IP do solo. 
PA COMPACTA NA FOFA
Na ruptura ΔV= 0 RAZÃO DE ADENSAMENTO 
CRÍTICA 
Comportamento areia x argila
Comportamento areia x argila
ATÉ A PRÓXIMA 
AULA!!!
Argilas sob Condições Não Drenadas (CU e UU)
UU
Argilas sob Condições Não Drenadas (CU)
ENSAIO NÃO 
DRENADO (CU)
Típicas de solos 
argilosos
NA
PA
Pré -
Adensamento
Governa as gerações das 
pressões neutras e aresistência das argilas
Em ensaio não drenado o carregamento é tão rápido que não há tempo para dissipação 
das poro pressões geradas . Não há variação do volume do CP. 
Argilas sob Condições Não Drenadas (CU)
ENSAIO NÃO 
DRENADO (CU)
1 FASE: 
ADENSAMENTO
2 FASE: 
CISALHAMENTO
APLICAÇÃO DA 
TENSÃO 
CONFINANTE
APLICAÇÃO DO 
CARREGAMENTO 
AXIAL
TENSÃO EFETIVA DE CONFINAMENTO 
É IGUAL A TENSÃO CONFINANTE
POROPRESSÃO NULA DRENAGEM 
PERMITIDA
DRENAGEM FECHADA SURGE 
POROPRESSÃO EM ARGILAS 
SATURADAS ENSAIO SEM VARIAÇÃO 
DE VOLUME OU HÁ VOLUME 
CONSTANTE
TENSÃO DE PRÉ-
ADENSAMENTO = 3
σ3= 8 e 4 => RPA = 1 
(NA)
σ3 = 2 e 0,5 => RPA = 
1,5 e 6 (PA)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (CU)
Tensão confinante acima da tensão de pré-adensamento
ARGILAS NORMALMENTE ADENSADAS (NA) (OCR =1) 
Tensão confinante abaixo da tensão de pré-adensamento
ARGILAS PRÉ ADENSADAS (PA) (OCR >1) 
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (CU)
Tensão confinante acima da tensão de pré-adensamento
ARGILAS NORMALMENTE ADENSADAS (NA) (OCR =1) 
NA
Em ensaios drenados (CD) um carregamento axial provoca a redução de volume do 
corpo de prova, com consequente percolação de água para fora da amostra. 
Em ensaios não drenados (CU)Impedindo-se a drenagem, espera-se que surjam poro-
pressões positivas devido à tendência da amostra de reduzir de volume. 
Uma amostra de argila saturada cisalhada em condições não drenadas deforma-se sem 
variação de volume, devido à incompressibilidade dos materiais que compõem a amostra 
(água e grãos).
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (CU)
Tensão confinante acima da tensão de pré-adensamento
ARGILAS NORMALMENTE ADENSADAS (NA) (OCR =1) 
NA
Uma argila NA sob compressão axial tende a diminuir de volume  se 
impedida a drenagem  gerada pressão neutra positiva
• Os máximos acréscimos de tensão desviadora são proporcionais a tensão de 
confinamento (σd ~ σ3) 
• as pressões neutras desenvolvidas são praticamente proporcionais a tensões de 
confinamento (u ~ σ3).
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (CU)
Tensão confinante abaixo da tensão de pré-adensamento
ARGILAS PRÉ ADENSADAS (PA) (OCR >1) 
PA
As argilas pré-adensadas, ensaiadas com drenagem (CD),apresentam após pequena 
redução de volume (compressão), uma dilatação, ou seja, uma absorção de água pela 
amostraPara OCR>4
Ensaios CU
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (CU)
Tensão confinante abaixo da tensão de pré-adensamento
ARGILAS PRÉ ADENSADAS (PA) (OCR >1) 
PA
Se impedida a drenagem (CU):
Para baixo OCR desenvolvem-se pressões neutras positivas, só que serão menores que as 
que se desenvolveriam se tivesse NA, pois menor é a tendência de redução de volume que 
foi impedida.
Para altos OCR é razoável esperar que surjam poro-pressões negativas, devido a
tendência de aumento de volume do corpo de prova como se a água nos vazios do solo 
ficasse submetida a um estado de tração (pressão neutra negativa).
σ3 = 2 e 0,5 => 
RPA = 1,5 e 6 (PA)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (CU)
Tensão confinante abaixo da tensão de pré-adensamento
ARGILAS PRÉ ADENSADAS (PA) (OCR >1) 
PA
Uma argila muito PA(OCR>4) sob compressão axial (CD) tende a aumentar de
volume se impedida a drenagem  gerada pressão neutra negativa.
• Resultados normalizados em relação a σ3 : σd/ σ3  (σd/ σ3)max creScente com o 
OCR.
• A pressão neutra aumenta e o acréscimo inicial diminui com o OCR. 
σ3 = 2 e 0,5 => 
RPA = 1,5 e 6 (PA)
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
São obtidas envoltórias ou seja os círculos de Mohr na ruptura, tanto em termos de 
tensões totais como em termos de tensões efetivas:
Argila
NA
A resistência é caracterizada 
por um ângulo de atrito interno 
de ensaio CU(φCu).
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
NOTE QUE Φ’ > Φ σ’ < σ
OBS: Uma argila NA apresenta resistência a longo prazo > curto prazo
Argila
NA
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
Argila
NA
Da proporcionalidade entre o máx acréscimo de tensão axial e a pressão 
confinante as envoltórias são retas passando pela origem com coeficientes 
angulares tg φ e tg φ’ para tensões totais e efetivas respectivamente. 
Representando os círculos de Mohr em termos de tensões efetivas determina-se 
assim a envoltória de resistência em termos de tensão efetiva de um ensaio CU que 
é aproximadamente igual a envoltória de resistência de um ensaio CD, ou seja 
ângulos de atrito iguais - φ’CU = φ’ CD
O excesso de poro-pressão gerado é positivo. A dissipação desta poro-
pressão aumenta a resistência ao cisalhamento do solo (note que φ’ > φ). 
Neste caso, uma obra estável a curto prazo aumenta sua segurança com o 
tempo.
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
Argila
PA
τ=𝑐 + σ. 𝑡𝑔ϕ
τ'=𝑐 + σ′. 𝑡𝑔ϕ′
Envoltórias em 
termos de tensões 
totais como em 
termos de tensões 
efetivas.
A envoltória em termos de tensões efetivas é 
praticamente igual à obtida em ensaios CD
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
Argila
PA
C > C’
ϕ′>ϕ
τ‘ <τ (mais visível para 
altos valores de OCR)
Para altas tensões confinantes (baixos OCR) a poro-pressão na ruptura é 
positiva e o círculo de tensões totais se localiza a direita do círculo de 
tensões efetivas, a coesão total (c) é maior do que a coesão efetiva (c’) e o 
ângulo de atrito interno total (φ) é menor que o ângulo de atrito interno 
efetivo (φ’).
Para baixas tensões confinantes (elevadas razões de pré-adensamento -
OCR) a poro-pressão na ruptura é negativa e o círculo de tensões totais se 
localiza à esquerda do círculo de tensões efetivas . 
( baixos OCR)
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
NOTE QUE: Φ’ < Φ 
Alto valor de OCR
τ’ < τ
OBS: Uma argila muito PA apresenta resistência a longo prazo < curto prazo
Para solos muito PA (altos valores de
OCR ), o excesso de poro-pressão 
gerado por um carregamento é 
negativo, e portanto τ’ < τ
Conseqüentemente, a resistência ao 
cisalhamento do solo tende a diminuir 
com o tempo e em análises a longo 
prazo a estabilidade da obra diminui 
(este caso é crítico em escavações em 
argila saturada fortemente pré-
adensada).
NA
No ensaio Cu como não há 
drenagem o carregamento 
axial provoca o 
aparecimento de uma 
pressão neutra que reduz a 
tensão confinante efetiva 
sobre o CP
com a redução dessa tensão 
, a tensão desviadora 
suportada no CU é menor 
do que no ensaio CD para 
as mesmas deformações
Este comportamento se mantém até que, na 
ruptura o acréscimo de tensão axial seja menor do 
que do ensaio CD. A pressão neutra e positiva e 
não há variação de volume. 
PA
Quando a tensão confinante é 
muito menor que a pressão de 
pré adensamento (altos OCR), no 
ensaio CD ocorre aumento de 
volume o que provoca entrada 
de água no Cp.
No ensaio CU, não havendo 
drenagem  Água fica submetida 
a um estado de tração  significa 
pressão neutra negativa
PA
Logo tensão confinante efetiva 
aumenta de igual valor e este 
aumento de tensão corresponde a um 
aumento de resistência e em 
consequência o acréscimo de tensão 
axial suportado é maior do que no 
ensaio CD para as mesmas 
deformações
Logo na ruptura, a 
tensão desviadora no 
ensaio CU é maior que 
no CD, a pressão neutra 
é negativa e não há 
variação de volume.
No ensaio CU em termos de tensões totais constata-se que a 
envoltória de resistência se apresenta como curva para tensões 
abaixo da tensão de pré adensamento
Esta envoltória, fica acima da envoltória em termos de tensões efetivas para tensões 
normais pequenas, justamente no caso em que a pressão neutra é negativa (CU) .
O ensaio CU com medida de pressão neutra 
é empregado com freqüência para 
determinação da resistência em termos de 
tensões efetivas ,por ser muito mais rápido 
que o ensaio CD.
É também muito empregado para 
determinar a resistência não drenada do 
solo
INFLUÊNCIA DA TENDÊNCIA À DILATAÇÃO OU À 
CONTRAÇÃO NAS PORO PRESSÕES
 A razão pela qual Δu pode ser positivo ou negativo está na tendência à 
dilatação ou à contração da amostra.
 Quando a tendência à variação volumétricano cisalhamento não drenado é
de dilatação  Δu diminui Em uma argila PA saturada, que no ensaio
CD apresenta dilatação volumétrica no cisalhamento, quando o material for
submetido a um ensaio não drenado CU, as partículas tenderão a se
afastar; entretanto, como as válvulas estão fechadas, não pode ocorrer
qualquer dilatação e, com isto, a água será tensionada e a poro-pressão
diminuirá.
 Quando a tendência é de compressão  Δu aumenta pois em uma
argila NA com um material saturado que tende a se contrair durante o
cisalhamento ocorre o inverso; as poro-pressões tendem aumentar.
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (UU)
O ensaio UU é realizado sem 
permitir a drenagem em qualquer 
estágio do carregamento 
 as tensões efetivas de um CP 
permanecem constantes(n se 
alteram) após a aplicação da tensão 
confinante, independente do seu 
valor, pois quando se aplica uma 
tensão confinante surge uma 
pressão neutra de igual valor.
Qualquer que seja a pressão confinante aplicada a tensão confinante efetiva é a 
mesma. Logo a resistência ao cisalhamento do solo independe ta tensão confinante 
aplicada.
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (UU)
EX: Uma amostra indeformada, foi retirada do campo para ser ensaiada em
laboratório e esta apresentava inicialmente u=-38kPa.
Ao aplicar uma σ3= 100kPao Cp ficará com uma pressão neutra
u= -38+100=62kPa.E a tensão confinante efetiva será σ3’= 100-62=38kPa
Para σ3= 150kPao Cp ficará com uma pressão neutra
u= -38+150=112kPaσ3’= 150-112=38kPa
Conclui-se portanto que em ensaios UU, com amostras saturadas, 
a tensão confinante efetiva após aplicação da pressão 
confinante, será sempre a mesma e igual em valor absoluto, à 
pressão neutra negativa da amostra.
 Argilas sob Condições Não adensadas e Não Drenadas (UU)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (UU)
Como as tensões efetivas 
são independentes da 
tensão confinante
Círculos de Mohr com 
diferentes valores da tensão 
confinante (σ3) apresentam 
iguais diâmetros(valores 
iguais de σdmax)
 Argilas sob Condições Não adensadas e Não Drenadas (UU)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (UU)
Pois após o confinamento os corpos de 
prova são submetidos ao carregamento 
axial (sem drenagem). 
Independente das tensões confinantes 
de ensaio, todos os corpos de prova 
estão sob a mesma tensão efetiva, 
todos apresentarão o mesmo 
desempenho, conseqüentemente a 
mesma resistência. Suportarão a 
mesma tensão desvio, obtendo –se 
assim uma envoltória reta.
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
Su ou Cu  resistência ou coesão (não drenada)
Os resultados expressos em termos de tensões totais , sendo a envoltória de resistência 
horizontal (envoltória fictícia), isto é, φu = 0 e a resistência ao cisalhamento, S = Su ou 
τ = Su
Argilas sob Condições Não adensadas e Não Drenadas (UU)
 Argilas sob Condições Não adensadas e Não Drenadas (UU)
ARGILAS SOB CONDIÇÕES NÃO DRENADAS (UU)
Os círculos de Mohr em termos tensões 
totais terão os mesmos diâmetros , 
logo a envoltória será horizontal.
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA
Sendo as tensões efetivas independentes da tensão
confinante, em solos saturados, os círculos de ruptura
em termos de tensões efetivas de vários ensaios se
confundem em um único circulo, não sendo possível
definir a envoltória de resistência em termos efetivos
no ensaio UU.
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
 AMOSTRAGEM
Transformação do 
estado anisotrópico 
de tensões “natural” 
do campo 
estado 
isotrópico do 
confinamento 
do ensaio;
Pertubações na 
amostra.
Perturbações na amostra; cravação do amostrador
,retirada da amostra, moldagem do cponde haverá 
uma perda de resistência(argilas sensíveis)
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
 ESTOCAGEM
Perda da pressão 
neutra negativa da 
amostraRearranjo 
estrutural das 
partículas 
Tensão confinante 
efetiva diminui
Redução de Su
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
 ANISOTROPIA
Sob uma mesma 
superfície de 
ruptura o solo está 
sujeito à solicitações 
variadas 
Resistência 
diferentes
(ANISOTROPIA)
O solo apresenta resistências 
diferentes, dependendo da direção 
e do sentido do deslocamento
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
 ANISOTROPIA
(a) (b)
Figura: Solicitações no terreno por efeito de carregamento na superfície:(a)tipos de solicitaçao;(b)resultados típicos para 
cada solicitação.
Três situações:
-ativa: abaixo da área carregada ,qdo ocorre um aumento de tensão na direção da tensão 
vertical(ensaio de compressão)
-Cisalhamento simples: o deslocamento é paralelo ao plano horizontal
-passiva: ao lado da área carregada, solicitação é maior na direção da tensão horizontal. 
(ensaio de extensão)
O solo apresenta resistências sensivelmente 
diferentes para as três situações
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
 VELOCIDADE DE CARREGAMENTO
• Menor 
Su
Resistencia 
depende da 
velocidade de 
carregamento.
Quanto mais 
lento o 
carregamento
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
 VELOCIDADE DE CARREGAMENTO
Pois as forças resistidas 
por atrito não se mantém 
por muito tempo devido a 
mobilidade dos íons de 
agua que provocam micro 
deslocamentos que 
reduzem a resistência por 
atrito no contato entre as 
partículas
O fenômeno é mais importante quanto mais plástico for o solo ,pois maior é o número 
de contatos entre minerais argilas. E o coeficiente de segurança é tanto maior quanto 
mais rápida a construção.
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
Construindo-se um aterro
rapidamente a ruptura só ocorre
para alturas de aterros maiores
do que a altura que provoca
ruptura se a construção for lenta,
ou que, construindo um aterro com
altura definida , o coef. de
segurança é tanto maior quanto
mais rápida a construção. Isto é
verdade em principio.
Figura: Resultados de ensaios de compressão 
com diferentes velocidades e coeficientes de 
segurança para as respectivas resistências.
Indica o coeficiente de segurança em função do
tempo para um aterro .
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
Mas é verdade também que se
um carregamento é feito muito
rapidamente(70 kPa em 0,5 dias)
,sem ruptura ,passa a ocorrer uma
deformação lenta que poderá
levar a ruptura posteriormente, se
o adensamento que segue o
carregamento não elevar a
resistência, antes que a ruptura
ocorra.
Figura: Resultados de ensaios de compressão 
com diferentes velocidades e coeficientes de 
segurança para as respectivas resistências.
Desta forma não é correto pensar que se o
terreno suportou uma certa carga e não
rompeu imediatamente após a aplicação da
carga, sua estabilidade está garantida. É
possível que a ruptura venha ocorrer nos dias
seguintes.
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA NÃO 
DRENADA DAS ARGILAS
Após a construção, dois fatos tem sentidos opostos:
 Enquanto o efeito adensamento ainda é pequeno, o
coeficiente de segurança diminui com o tempo em
função do comportamento das argilas;
 Quando o efeito do adensamento provoca redução
do índice de vazios a resistência da argila e o
coeficiente de segurança aumentam.