Cimentação introduzida sob tensão : compreendendo a importância do índice de vazios de formação da estrutura no comportamento mecânico de solos cimentados

Abstract

O trabalho apresenta uma simulação em laboratório da formação de um depósito sedimentar cimentado utilizando amostras artificialmente cimentadas. Na simulação é demonstrado a importância da variação do nível de cimentação e do índice de vazios de formação da cimentação no comportamento mecânico de solos cimentados. Para isso, foram realizados ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas em diversas tensões confinantes entre 0 e 2 MPa e com diferentes teores de cimento. As amostras foram primeiramente adensadas em diferentes tensões de confinamento ao longo da linha de compressão virgem do solo não cimentado e curadas após o adensamento. Cada tensão confinante de cura representa uma diferente profundidade ao longo de um depósito fictício. Carregamentos isotrópicos foram então aplicados após a cura das amostras de forma a avaliar a contribuição da cimentação na resistência do solo durante o carregamento, bem como a variação da tensão de plastificação isotrópica em função do índice de vazios e teor de cimento. Na seqüência foram realizados ensaios triaxiais CID em amostras curadas com tensão confinante entre 50 e 500 kN/m2 de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência e deformabilidade com a profundidade do depósito simulado. Os mesmos ensaios também possibilitaram avaliar separadamente a influência das tensões confinantes utilizadas durante o cisalhamento e o índice de vazios de formação da estrutura cimentante no comportamento tensão-deformação do solo cimentado. Conjuntamente, resultados de amostras não cimentadas cisalhadas sob diferentes índices de vazios e tensões confinantes foram comparados com os de amostras cimentadas para determinação do ganho de resistência e rigidez com a cimentação, e obter qualitativamente a influência da densidade de cura e tensão confinante na resistência adicional proporcionada pela matriz cimentante. Os resultados da simulação mostraram que há expansão da superfície de plastificação e aumento do valor de coesão com a profundidade, enquanto que os valores de ângulo de atrito permanecem inalterados. A desconsideração da expansão de superfície de plastificação e aumento de coesão com a profundidade no projeto geotécnico pode resultar, conforme o caso, numa superestimativa ou subestimativa da resistência e deformabilidade do solo.

The work simulates, in laboratory, the formation of a cemented sedimentary deposit using artificially cemented specimens. The work demonstrates the importance of the void ratio during the formation of the cementation structure and also the degree of cementation on the mechanical behavior of cemented soils. Isotropic compression tests were carried out on artificially cemented specimens of different cement contents cured under confining stresses between 0 and 2 MPa. The samples were firstly consolidated under different confining stresses on the normal compression line of the uncemented soil and were then allowed to cure after the consolidation. Each confining stress during curing represents a different depth of a fictitious deposit. Isotropic compression was applied after curing to analyse the contribution of the cementition bonds to the soil resistance during the compression along with the variation of the isotropic yield stress as a function of the void ration and cement content. Drained triaxial tests (CID) were also carried out with samples cured under confining stress between 50 and 500 kN/m2 to analyse the changes in the resistance and stiffness parameters with depth of the fictitious deposit. The effects on the mechanical behaviour of the cemented soils of the confining stress applied during the shearing and the void ratio during the formation of the cementation bonds were also analysed separately with the same triaxial tests. Results of uncemented specimens sheared under different confining stresses and void rations were compared with the results obtained for cemented samples to determine the increase of resistance and stiffness with the cementation, and also to obtain the influence of curing density and the confining stresses on the additional resistance provided by the bonds. The results of this simulation showed that there is expansion of the yield surface, increase in the cohesion intercept and no change in the friction angle with depth. Depending on the particular geotechnical project, the expansion of the yield surface and the increase in cohesion intercept with depth could result in either an underestimation or overestimation of the resistance and stiffness of the soil.