| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 6.12 MB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Mechanical and hydraulic performance, as compaction, consolidation, and
permeability, play an important role in the design and construction of earthworks. A
bad dimensioning of this magnitude can lead to major disasters, making structures
unfeasible, losing resources and even lives. This work looks to correlate quick tests of
soil mechanics with parameters that are difficult to obtain - in situ and laboratory
tests -, either because of lack of resources or the access in some unexplored areas.
An experimental embankment located in Penalobo, Guarda (Portugal) was chosen to
perform in situ tests and sampling for laboratorial tests. The tests for geotechnical
characterization – specific gravity, Atterberg limits, particle size distribution, Normal
Proctor compaction, soil density gauge, and gamma densimeter -, mechanical behavior
– free expansibility, one-dimensional oedometric consolidation, consolidated
undrained triaxial shearing, plate load test, dynamic penetration lightweight, and
heavyweight, and cone penetration test -, chemical composition – x-ray diffractures,
fluorescence, scanning energy microscopic images, cation exchange capacity, and pH
-, and hydraulic conductivity through falling head permeameter permitted to
correlate several parameters.
Results characterize the soil as a typical granitic soil, a well-graded sand without
plasticity classified as A-1-b according to AASHTO, specific gravity of 2.55, with
optimal compaction following w = 14.0% and ?d = 1.86 g/cm3
. Mainly composed by
quartz, kaolinite, and muscovite, along with high amounts of SiO2 and Al2O3, besides
lower percentages of NaO2 and Fe2O3, also showed pH = 6.0 and cation exchange
capacity = 17.0 meq/100g. The soil has high free expansibility, although low
oedometric compressibility when compacted, effective internal friction angle is
around 35º and has no cohesion.
Several rounds of tests were made for this evaluation, and since the site is studied
for over ten years, another analysis on behalf of long-term behavior of the structure
was carried out. Long-term behavior analysis and parameters correlations were
developed around compaction characteristics within Normal Proctor, soil density
gauge and gammadensimeter results; direct and indirect hydraulic conductivity
through oedometer and permeameter laboratorial tests; drilling tests relationship
among dynamic penetration lightweight, and heavyweight, standard penetration test, and cone penetration tests; in addition to laboratorial oedometer and in-situ plate
load test analysis the consolidation of the embankment liner.
Desempenho mecânico e hidráulico, como compactação, consolidação e permeabilidade, desempenham um papel importante no projeto e construção de terraplenagem. Um mau dimensionamento dessa magnitude pode levar a grandes desastres, inviabilizando estruturas, perdendo recursos e até mesmo vidas. Este trabalho procura correlacionar testes rápidos de mecânica dos solos com parâmetros de difícil obtenção - in loco e de laboratório -, seja por falta de recursos ou pelo acesso em algumas áreas inexploradas. Um aterro experimental localizado em Penalobo, Guarda (Portugal) foi escolhido para a realização de ensaios in situ e amostragem para ensaios laboratoriais. Os ensaios de caracterização geotécnica – gravidade específica, limites de Atterberg, distribuição granulométrica, compactação Normal Proctor, medidor de densidade do solo e densímetro gama -, comportamento mecânico – expansibilidade livre, consolidação edométrica unidimensional, cisalhamento triaxial consolidado não drenado, ensaio de carga em placa, penetração dinâmica leve e pesada, e teste de penetração de cone -, composição química - difraturas de raios X, fluorescência, imagens microscópicas de energia de varredura, capacidade de troca catiônica e pH -, e condutividade hidráulica através do permeâmetro de cabeça descendente permitiram correlacionar diversos parâmetros. Os resultados caracterizam o solo como um típico solo granítico, uma areia bem graduada sem plasticidade classificada como A-1-b segundo AASHTO, gravidade específica de 2,55, com compactação ótima seguindo w = 14,0% e ?d = 1,86 g/cm3. Composto principalmente por quartzo, caulinita e muscovita, juntamente com altas quantidades de SiO2 e Al2O3, além de menores porcentagens de NaO2 e Fe2O3, também apresentou pH = 6,0 e capacidade de troca catiônica = 17,0 meq/100g. O solo possui alta expansibilidade livre, porém baixa compressibilidade edométrica quando compactado, o ângulo de atrito interno efetivo é em torno de 35º e não possui coesão. Várias rodadas de testes foram feitas para esta avaliação e, como o local é estudado há mais de dez anos, foi realizada outra análise em prol do comportamento de longo prazo da estrutura. Análises de comportamento de longo prazo e correlações de parâmetros foram desenvolvidas em torno das características de compactação dentro do Normal Proctor, medidor de densidade do solo e resultados do gammadensímetro; condutividade hidráulica direta e indireta através de ensaios laboratoriais oedômetros e permeâmetros; relação de testes de perfuração entre leve e pesado de penetração dinâmica, teste de penetração padrão e testes de penetração de cone; além de oedômetro laboratorial e teste de carga em placa in-situ, a consolidação do revestimento do aterro.
Desempenho mecânico e hidráulico, como compactação, consolidação e permeabilidade, desempenham um papel importante no projeto e construção de terraplenagem. Um mau dimensionamento dessa magnitude pode levar a grandes desastres, inviabilizando estruturas, perdendo recursos e até mesmo vidas. Este trabalho procura correlacionar testes rápidos de mecânica dos solos com parâmetros de difícil obtenção - in loco e de laboratório -, seja por falta de recursos ou pelo acesso em algumas áreas inexploradas. Um aterro experimental localizado em Penalobo, Guarda (Portugal) foi escolhido para a realização de ensaios in situ e amostragem para ensaios laboratoriais. Os ensaios de caracterização geotécnica – gravidade específica, limites de Atterberg, distribuição granulométrica, compactação Normal Proctor, medidor de densidade do solo e densímetro gama -, comportamento mecânico – expansibilidade livre, consolidação edométrica unidimensional, cisalhamento triaxial consolidado não drenado, ensaio de carga em placa, penetração dinâmica leve e pesada, e teste de penetração de cone -, composição química - difraturas de raios X, fluorescência, imagens microscópicas de energia de varredura, capacidade de troca catiônica e pH -, e condutividade hidráulica através do permeâmetro de cabeça descendente permitiram correlacionar diversos parâmetros. Os resultados caracterizam o solo como um típico solo granítico, uma areia bem graduada sem plasticidade classificada como A-1-b segundo AASHTO, gravidade específica de 2,55, com compactação ótima seguindo w = 14,0% e ?d = 1,86 g/cm3. Composto principalmente por quartzo, caulinita e muscovita, juntamente com altas quantidades de SiO2 e Al2O3, além de menores porcentagens de NaO2 e Fe2O3, também apresentou pH = 6,0 e capacidade de troca catiônica = 17,0 meq/100g. O solo possui alta expansibilidade livre, porém baixa compressibilidade edométrica quando compactado, o ângulo de atrito interno efetivo é em torno de 35º e não possui coesão. Várias rodadas de testes foram feitas para esta avaliação e, como o local é estudado há mais de dez anos, foi realizada outra análise em prol do comportamento de longo prazo da estrutura. Análises de comportamento de longo prazo e correlações de parâmetros foram desenvolvidas em torno das características de compactação dentro do Normal Proctor, medidor de densidade do solo e resultados do gammadensímetro; condutividade hidráulica direta e indireta através de ensaios laboratoriais oedômetros e permeâmetros; relação de testes de perfuração entre leve e pesado de penetração dinâmica, teste de penetração padrão e testes de penetração de cone; além de oedômetro laboratorial e teste de carga em placa in-situ, a consolidação do revestimento do aterro.
Description
Keywords
Aterro Compactação Consolidação Liner Permeabilidade Resistência