ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS ATRAVÉS DO ENSAIO DE RING SHEAR

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1 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS ATRAVÉS DO ENSAIO DE RING SHEAR Karla Maria Rebelo Wingler Engenheiro Civil, Depto. de Geotecnia, EESC-USP, Av. Trabalhador São-carlense, 4, CEP , São Carlos, SP, kwingler@sc.usp.br. Orencio Monje Vilar Professor Titular do Depto. de Geotecnia, EESC-USP, Av. Trabalhador São-carlense, 4, CEP , São Carlos, SP, orencio@sc.usp.br Resumo Geomembranas são componentes importantes nos sistemas de barreiras impermeáveis e de coberturas em aterros de resíduos e lagoas de efluentes. A resistência de interface entre geomembranas e outros materiais, tais como solos e geotêxteis, pode ser relativamente baixa e condicionar a estabilidade do sistema de impermeabilização, principalmente quando dispostas em superfícies inclinadas. Investiga-se, neste artigo, a resistência ao cisalhamento de interface entre geomembranas e solos através do ensaio de ring shear modificado para tal estudo. Os resultados mostraram que o comportamento de interface é influenciado principalmente pelas características das geomembranas utilizadas, como textura e flexibilidade. Nas areias, a resistência ao cisalhamento na interface foi pouco influenciada pela densidade da areia e pela saturação. No solo argiloso, o grau de compactação apresentou pequena influência no ângulo de atrito nas amostras ensaiadas com umidade ótima; contudo, nas amostras saturadas observou-se decréscimo no ângulo de atrito com o decréscimo do grau de compactação. Palavras-chave: geomembrana, areia, argila, resistência ao cisalhamento de interface. Introdução O uso de geossintéticos em obras geotécnicas de proteção ambiental tem crescido muito nos últimos anos. Em especial, as geomembranas, que compõem uma classe de geossintéticos de reduzida permeabilidade, prestamse a compor sistemas de impermeabilização da base de aterros de resíduos e de lagoas de efluentes, bem como sistemas de impermeabilização de cobertura de aterros. Estes sistemas de impermeabilização combinam, além das geomembranas, diferentes materiais, como solos argilosos compactados, solos granulares e outros materiais sintéticos, como geotêxteis e geocompostos bentoníticos, formando as barreiras compostas. Neste particular, o uso de barreiras compostas em taludes de aterros e lagoas requer grande atenção na análise de estabilidade. O lançamento de resíduos nos aterros induz tensões de cisalhamento no sistema de impermeabilização, as quais são transmitidas por meio de atrito ao longo de seus componentes, como se esquematiza na Figura 1. Nessa figura, tem-se um sistema composto em que aparecem, de baixo para cima, o solo de fundação, a geomembrana (GM), uma georrede (GR) para detecção de vazamentos e retirada de efluentes que porventura tenham vazado, outra geomembrana (primária) e a areia da camada drenante. Entre esses componentes desenvolvem-se tensões de atrito, representadas pelas forças F i. Dependendo das características de atrito entre estes materiais, pode ocorrer arraste de uma camada em relação à outra e conseqüente ruptura do sistema de impermeabilização. Dentre os casos retratados na literatura sobre ruptura do sistema de impermeabilização cita-se o do Aterro Kettleman Hills. Após a ruptura deste aterro, muitos estudos foram conduzidos com o intuito de entender o comportamento de resistência de interface e de quantificá-la adequadamente (Filz et al., 1; Mitchell et al., 199; Seed et al., 199; Stark & Poeppel, 1994). Para determinação da resistência de interface em barreiras impermeáveis e o conhecimento dos fatores que podem influenciar seu comportamento recorre-se aos ensaios de resistência ao cisalhamento. Vários dispositivos têm sido utilizados para estudar e quantificar a resistência ao cisalhamento de interface, como, por exemplo, os ensaios de cisalhamento direto, de plano inclinado e de arrancamento. Minerva, (1): 41-51

2 4 WINGLER & VILAR W. cos W W. sen F1 Areia GM F F3 X X X X X X X X X X X X X X GR F4 F5 GM F6 F7 Argila Figura 1 Esquema de barreiras impermeáveis em aterros. Figura Ruptura do aterro de Kettleman Hills. Outra possibilidade corresponde ao ensaio de ring shear. Apesar de pouco empregado, tem como atrativo a possibilidade de permitir a continuidade dos deslocamentos até que a condição residual seja atingida. Tendo em vista tal aspecto, investiga-se, neste trabalho, a resistência ao cisalhamento de interface entre geomembranas e solos através do ensaio de ring shear modificado. Ensaio de Ring Shear O ensaio consiste em uma amostra anelar de solo, que é confinada radialmente entre anéis concêntricos e verticalmente entre uma placa porosa e um anel superior, o qual transmite o carregamento vertical aplicado à amostra. Uma rotação é imposta ao anel inferior, enquanto o anel superior é impedido de girar através de um par de anéis dinamométricos, que permitem a determinação do torque transmitido à amostra. Durante o ensaio são medidos deslocamento angular, força e deslocamento vertical. Neste trabalho, modificaram-se as dimensões do anel proposto por Bromhead (1979), de forma a aumentar a área de interface e atender às relações práticas recomendadas entre a altura do anel e o diâmetro máximo das partículas do solo. O anel modificado apresenta diâmetro externo, 1 mm; diâmetro interno, 5 mm; e espessura, 1 mm. Para o estudo da resistência de interface entre solos e geomembranas, dispuseram-se o solo no anel inferior e a geomembrana no anel superior. Nas Figuras 3 e 4 são apresentados o equipamento, uma comparação entre os anéis originais e modificados e suas seções transversais. Figura 3 Ring shear: seção transversal dos anéis inferiores e superiores. Minerva, (1): 41-51

3 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS Anel original Anel modificado 6, Geomembrana Solo Figura 4 (a) ,5 1 37,5 5 1 (b) Dimensões em mm Ring shear: (a) comparação entre o anel original e o modificado; (b) seção transversal dos anéis superior e inferior. Materiais e Métodos Solos utilizados Foram utilizados dois diferentes solos, areia de granulometria média a grossa e um solo argiloso proveniente do Aterro Sanitário de Piracicaba, SP. As curvas granulométricas de ambos os solos são apresentadas na Figura 5, enquanto as características são apresentadas na Tabela 1. Em relação aos geossintéticos, foram analisados três tipos de geomembrana: PVC (polivinil clorado), 1, mm de espessura; PEAD (polietileno de alta densidade), 1, mm de espessura; e PEAD texturizada AR,,5 mm de espessura. Porcentagem que passa (%) ,1,1,1 1 1 Diâmetro dos grãos (mm) Figura 5 Curva granulométrica dos solos analisados. Tabela 1 Propriedades dos solos utilizados nos ensaios. Propriedades Areia Argila Classificação do solo SP CL γ s 6,7 kn/m 3 3,7 kn/m 3 γ d Mínimo 14,6 kn/m 3 γ d Máximo 17,4 kn/m 3 e min,53 e max,83 Proctor Normal γ d máx 15,9 kn/m 3 w ótima 6,7% LL 55% LP 3% IP % Argila Areia Minerva, (1): 41-51

4 44 WINGLER & VILAR Execução do Ensaio Na areia, a moldagem foi realizada de forma a simular as seguintes condições de densidade: γ d = 14,6 kn/m 3 (e =,83); γ d = 16, kn/m 3 (e =,68); e γ d = 17,4 kn/m 3 (e =,53). Os materiais foram ensaiados em condição inundada e não inundada e realizados com velocidade angular de 1,8 graus/min., o que corresponde a uma velocidade linear de,98 mm/min. (no centro da amostra). Os carregamentos verticais aplicados variaram entre 7 kpa e 154 kpa. O solo argiloso foi compactado estaticamente, com diferentes umidades e graus de compactação. Os ensaios também foram realizados sob as condições inundada e não inundada, com adensamento da amostra sob a tensão normal de interesse. A velocidade de cisalhamento aplicada foi de 3, graus/min. (1,64 mm/min.), no centro da amostra. Os carregamentos verticais aplicados foram 5 kpa, 1 kpa e kpa. Para os ensaios inundados, concomitantemente à aplicação da tensão normal, realizou-se a inundação do corpo de prova com água destilada durante um período de aproximadamente 14 horas. Apresentação e Discussão dos Resultados Comportamento das curvas de tensão cisalhante deslocamento a) Interfaces com solo argiloso A Figura 6 apresenta as curvas de tensão cisalhante versus deslocamento para interfaces com argila realizadas sob condição não inundada, material moldado na umidade ótima (w ótima = 6,7%) e grau de compactação igual a 98% (γ d = 15,6 kn/m 3 ). Para cada interface foram realizados ensaios com no mínimo três diferentes tensões normais, e as curvas apresentadas, típicas dos comportamentos observados, se referem aos carregamentos verticais de 1 e kpa, respectivamente. Constatou-se, em geral, crescimento acentuado de tensões para pequenos deslocamentos. Em grande parte das interfaces, após atingir-se um pico, notou-se decréscimo de tensão até atingir-se um valor praticamente constante que caracteriza a condição residual. As maiores reduções de resistência pós-pico ocorreram para a geomembrana lisa de PEAD, sendo as relações entre o valor residual e de pico iguais a,49 e,61 para os carregamentos de 1 kpa e kpa. Para o PVC, os valores encontrados foram de,81 e,91 para os mesmos carregamentos; enquanto para o PEAD AR foram de,64 e,7. As geomembranas lisas de PEAD apresentaram menores deslocamentos para atingir a condição de pico do que as geomembranas de PVC. No entanto, apresentaram maiores valores de deslocamento para atingir a condição residual. Já as geomembranas texturizadas de PEAD AR apresentaram os maiores valores de deslocamentos para atingir a condição de pico e residual do que as geomembranas de PVC e PEAD lisa. b) Interfaces com areia As curvas apresentadas na Figura 7 mostram o comportamento tensão cisalhante versus deslocamento para interfaces com areia moldada com γ d = 16, kn/m 3 (e =,68) e em condição não inundada, referentes aos carregamentos de 54 kpa e 19 kpa, respectivamente. Como observado nas interfaces com solo argiloso, verificou-se crescimento acentuado de tensões para pequenos deslocamentos. Depois de atingido um valor de pico, a tensão cisalhante decresceu até atingir a condição residual. Entretanto, os deslocamentos residuais foram alcançados para deslocamentos bem pequenos quando comparados ao solo argiloso. Para o PVC, por exemplo, o deslocamento foi da ordem de 8 mm para a areia, enquanto para a argila foi de aproximadamente 4 mm. As maiores reduções de resistência pós-pico também ocorreram para a geomembrana lisa de PEAD. Tais geomembranas apresentaram menores valores de deslocamentos para atingir a condição de pico e maiores valores de deslocamento para atingir a condição residual do que as geomembranas de PVC. Como observado nas interfaces com solo argiloso, as geomembranas texturizadas de PEAD AR apresentaram os maiores valores de deslocamentos para atingir a condição de pico e residual do que as geomembranas de PVC e PEAD lisa = 1 kpa PVC PEAD lisa PEAD AR = kpa PVC PEAD lisa PEAD AR Figura 6 Curvas tensão cisalhante deslocamento: interface argila/geomembrana, tensões normais de 1 e kpa. Minerva, (1): 41-51

5 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS =54kPa = 19 kpa PVC PEAD lisa PEAD AR PVC PEAD lisa PEAD AR Figura 7 Curvas tensão cisalhante deslocamento: interface areia/geomembrana, tensões normais de 54 kpa e 19 kpa, areia com γ d = 16 kn/m 3. Envoltória de resistência Nas Figuras 8, 9 e 1 são apresentadas as envoltórias típicas de resistência respectivas às geomembranas de PVC, PEAD e PEAD texturizada AR, condição não inundada e com diferentes solos. Em geral, as envoltórias de resistência apresentaram comportamento linear, com intercepto de coesão nulo. Algumas interfaces, como, por exemplo, geomembrana texturizada de PEAD AR e argila, apresentaram pequeno intercepto de coesão. Os ângulos de atrito de pico e residual foram maiores nas interfaces com geomembrana de PVC e PEAD texturizada AR. Na interface argila/pvc, por exemplo, os ângulos de atrito variaram entre º e 3º, para a condição de pico, e entre º e 9º, para a condição residual. Na interface areia/pvc também foram obtidos elevados valores de ângulos de atrito, variando de 31º a 33º, para a condição de pico, e de 8º a 9º, para a condição residual. Na interface argila/pead texturizada AR, os ângulos de atrito situaramse entre 3º e 36º, para a condição de pico, e entre 6º e 8º, para a condição residual. Na interface areia/pead AR, os ângulos de atrito de pico e residual variaram de 31º a 33º e de 7º a 3º, respectivamente. No entanto, nas interfaces com geomembranas lisas de PEAD foram encontrados baixos valores de ângulos de atrito. Na interface com argila, os ângulos de atrito situaram-se entre 14º e 16º, para a condição de pico, e entre 7º e 11º, para a condição residual. Na interface com areia, os valores foram da ordem de 17º, para o ângulo de pico, e entre 13º e 15º, para o ângulo residual. Os ângulos de atrito medidos são coerentes com os valores divulgados na literatura. Para a areia, por exemplo, são sugeridos por Koerner (1998) valores entre 5º e 1º para geomembranas de PVC e areias locais Concrete e Mica Schist, respectivamente. Para geomembranas de PEAD são sugeridos valores de 18º para as mesmas areias. Ingold (199) sugere ângulos de atrito para interface com geomembrana de PVC variando de 7º a 31º, e com geomembrana de PEAD são sugeridos valores entre 14º e 4º. No trabalho de O Rourke et al. (199) foram encontrados ângulos de atrito de pico de 3 o para interface com geomembrana de PVC e de 19 o para interface com geomembrana de PEAD lisa, ambas realizadas com areia padrão de Otawa = tg 3º R =, = tg 3º R =,999 4 = tg 7º = tg 8º 3 R =,997 R =, (a) Argila (b) Areia Figura 8 Envoltória típica de resistência para geomembrana de PVC: (a) argila; (b) areia. Minerva, (1): 41-51

6 46 WINGLER & VILAR = tg 16º kpa R =,97 = tg9ºkpa R =, = tg 16º R =,961 = tg 13º R =, (a) Argila (b) Areia Figura 9 Envoltória típica de resistência para geomembrana de PEAD: (a) argila; (b) areia = 11,1 + tg 36º R =,96 =3+ tg8º R =, = tg 33º R =,999 = tg 9º R =, (a) Argila (b) Areia Figura 1 Envoltória típica de resistência para geomembrana de PEAD texturizada AR: (a) argila; (b) areia. Para interfaces com solo argiloso, Stark & Poeppel (1994) verificaram valores de ângulos de atrito de 17º e 1º, respectivos à condição de pico e residual, obtidos através de ensaios de ring shear em interfaces com geomembranas de PEAD lisa e argila. Mitchell et al. (199) retratam valores de ângulos de atrito de pico e residual de aproximadamente 14º e 13º, respectivamente, para geomembranas de PEAD lisa, obtidos por ensaios de cisalhamento direto. Os resultados apresentados também permitem observar que a rugosidade da geomembrana contribuiu significativamente para o aumento de resistência de interface tanto para a condição de pico quanto residual. Analisando-se os resultados de interface com areia, constatou-se, na geomembrana texturizada, aumento de aproximadamente 13% para o coeficiente de atrito de pico (tg δ p ) e 14% para o coeficiente residual (tg δ r ) em relação aos coeficientes de atritos obtidos na geomembrana lisa de PEAD. Na interface com solo argiloso e geomembrana texturizada de PEAD AR, constataram-se aumentos de aproximadamente 15%, no coeficiente de atrito de pico, e de 4%, no coeficiente de atrito residual, em relação à geomembrana de PEAD lisa. Na Figura 11 são apresentadas fotos da superfície do solo após cisalhamento com geomembranas de PEAD lisa e PEAD AR, respectivamente. Nota-se que a superfície do solo na interface com geomembrana de PEAD lisa permaneceu praticamente inalterada, com pequenos estriamentos. Ao contrário, a amostra cisalhada com geomembrana de PEAD AR apresenta sulcos em sua superfície atribuídos ao entrosamento da geomembrana e o solo. Também se observou que as geomembranas de PVC forneceram maiores valores de ângulos de atrito, tanto de pico quanto residual, dos que as geomembranas lisas de PEAD. Este comportamento pode ser explicado pelo mecanismo de transferência de atrito de acordo com a rigidez da geomembrana. Segundo O Rourke et al. (199), as partículas dos solos tendem a deslizar sobre a superfície das geomembranas relativamente rígidas, como as de PEAD, gerando baixa resistência ao atrito na interface. Nas geomembranas flexíveis, como as de PVC, as partículas tendem a rolar sobre a superfície, o que induz a concentrações de tensões, responsáveis por decidir maiores ângulos de atrito. Para verificar tal aspecto, na Figura 1 são apresentadas fotografias da superfície das geomembranas de PVC e PEAD, antes e após o cisalhamento das interfaces. Minerva, (1): 41-51

7 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS Nota-se, na geomembrana lisa de PEAD, que a superfície apresenta estriamentos após o cisalhamento, os quais são atribuídos ao mecanismo de deslizamento das partículas. Ao contrário, na geomembrana de PVC, a superfície permanece a mesma, sem marcas ou danos permanentes, o que atesta um mecanismo de rolamento das partículas. Desta forma, constatou-se que o tipo de geomembrana interfere nas características de resistência de interface. Figura 11 Foto da superfície do solo após cisalhamento: (a) PEAD lisa; (b) PEAD texturizada AR. Figura 1 Mecanismo de transferência de tensões cisalhantes: (a) PVC virgem; (b) PVC cisalhada; (c) PEAD lisa virgem; (d) PEAD cisalhada. Minerva, (1): 41-51

8 48 WINGLER & VILAR Efeito da inundação na resistência de interface a) Interface com argila A Figura 13 apresenta o comportamento típico das curvas de tensão cisalhante para a interface com geomembrana de PVC e PEAD na condição inundada e não inundada, as quais se referem ao carregamento vertical de kpa. Estes gráficos se referem à condição de material moldado com GC igual a 98% (γ d = 15,6 kn/m 3 ) e na umidade de 6,7% (w ótima ) Na interface com geomembrana de PVC, constatouse que a tensão cisalhante de pico na condição inundada foi mobilizada com menores deslocamentos do que na condição não inundada. Por sua vez, a condição residual foi mobilizada com a mesma magnitude de deslocamentos em ambas as condições, por volta de 5 mm. As tensões cisalhantes de pico e residual na condição inundada foram menores do que na condição não inundada, constatandose reduções de 17% e 1%, respectivamente. Na interface com geomembrana lisa de PEAD, os deslocamentos para atingir a condição de pico foram da mesma ordem de grandeza em ambas as condições de ensaio. A tensão residual foi mobilizada com menores deslocamentos na condição inundada. Ao contrário do comportamento observado nas geomembranas de PVC, observou-se que a tensão cisalhante de pico na condição inundada foi aproximadamente igual à da condição não inundada. Entretanto, na condição residual observou-se para o ensaio inundado uma redução de resistência de % em relação ao ensaio não inundado. A Figura 14 apresenta o comportamento típico das curvas de tensão cisalhante para a interface com geomembrana texturizada de PEAD AR na condição inundada e não inundada, referentes ao carregamento vertical de kpa. Estes gráficos se referem à condição de material moldado com GC igual a 98% (γ d = 15,6 kn/m 3 ) e na umidade de 6,7% (w ótima ). Verificou-se que os deslocamentos necessários para atingir a condição de pico foram da mesma ordem de grandeza nos ensaios inundados e não inundados. A tensão residual foi alcançada com menores deslocamentos na condição inundada. Tanto a tensão cisalhante de pico quanto a tensão residual foram menores nos ensaios não inundados, constatando-se reduções de 17% e 11%, respectivamente, em relação aos ensaios não inundados. Na Tabela são apresentados os valores dos ângulos de atrito referentes às interfaces com argila, com grau de compactação de 98% (γ d = 15,6 kn/m 3 ) e em diferentes umidades de compactação. O efeito da inundação refletiu-se numa ligeira queda dos ângulos de atrito para as interfaces com geomembrana de PVC e PEAD texturizada AR, sendo praticamente desprezível para a geomembrana lisa de PEAD. Tal comportamento foi verificado em ambas as umidades de moldagem do solo. No trabalho de Pasqualini et al. (1993) também foi verificado uma variação desprezível no ângulo de atrito com a inundação do corpo de prova, para interfaces envolvendo geomembranas lisas de PEAD e argila. Na Tabela 3 são apresentados os resultados referentes às interfaces com areia PVC NI PVC IN PEAD lisa NI PEAD lisa IN Figura 13 Curvas tensão cisalhante versus deslocamento na condição inundada, PVC e PEAD lisa, GC = 98%, w ótima = 6,7%. (NI: não inundado; IN: inundado.) Minerva, (1): 41-51

9 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS wotima_ni wotima_in Figura 14 Curvas tensão cisalhante versus deslocamento na condição inundada, PEAD texturizada AR, GC = 98%, w ótima = 6,7%. (NI: não inundado; IN: inundado.) Tabela Influência da inundação nos ângulos de atrito obtidos nas interfaces com argila. Interface Umidade (%) Ensaio não inundado Ensaio inundado δp δr δp δr PVC 6,7 3º 7º 6º 3º 8,7 4º º º 19º PEAD lisa 6,7 16º 9º 16º 8º 8,7 14º 8º 13º 8º PEAD AR 6,7 36º 8º 3º 6º Tabela 3 Influência da inundação nos ângulos de atrito obtidos nas interfaces com areia. Interface Condição não inundada Condição inundada pico residual pico residual GM PVC/areia 31 o 9 o 7 o 6 o GM PEAD lisa/areia 17 o 15 o 15 o 14 o GM PEAD AR/areia 31 o 3 o 3 o 9 o Na interface com geomembrana de PVC, verificouse, com a inundação do corpo de prova, diminuição de 15% no coeficiente de atrito de pico e de 1% no coeficiente residual. Para a geomembrana lisa de PEAD obteve-se redução de 1% para o coeficiente de atrito de pico, enquanto a variação residual pôde ser considerada desprezível. Na interface com geomembrana texturizada PEAD AR, verificou-se que a condição de inundação não diminuiu os valores dos ângulos de atrito obtidos. Em Ingold (199) são sugeridos valores de ângulos de atrito de pico para interfaces com areia e geomembranas de PEAD e PVC, em condição seca e saturada. Para a geomembrana de PVC são indicados valores médios de ângulos de atrito iguais a 9º e 5º, respectivos à condição seca e saturada. Para a geomembrana de PEAD lisa são sugeridos valores de 19º e 17º, relativos à condição seca e saturada. Portanto, os resultados aqui mostrados indicam a mesma tendência apresentada por Ingold (199). Minerva, (1): 41-51

10 5 WINGLER & VILAR Influência das condições de moldagem dos solos A Tabela 4 apresenta uma síntese dos resultados dos ensaios de interface realizados com areia em diferentes pesos específicos e sob condição não inundada. Nas interfaces com geomembranas de PVC obtevese pequeno aumento de dois graus entre o peso específico de 14,6 kn/m 3 e 17,4 kn/m 3. No entanto, para o peso específico intermediário (16, kn/m 3 ), os ângulos de atrito obtidos foram praticamente iguais aos obtidos para o peso específico de 14,6 kn/m 3. Nas interfaces com geomembranas lisas de PEAD, não se verificou variação nos ângulos de atrito de pico com a variação do peso específico da areia. Nas interfaces com geomembranas texturizadas de PEAD AR, verificouse aumento de dois graus entre os pesos específicos de 14,6 kn/m 3 e 16, kn/m 3 e diminuição de um grau do peso específico de 16, kn/m 3 e 17,4 kn/m 3. Em face das pequenas ou desprezíveis variações nos ângulos de atrito, isto sugere que, para o material granular estudado, o peso específico da areia não interferiu nas propriedades de resistência ao cisalhamento em interfaces. O sumário dos resultados dos ensaios realizados com argila moldada em diferentes graus de compactação e umidade de 6,7% (umidade ótima) são apresentados na Tabela 5. Em geral, verifica-se nos ensaios não inundados que a variação nos ângulos de atrito de pico e residual com o grau de compactação é pequena, tanto nas interfaces com geomembrana de PVC quanto de PEAD lisa, podendo ser considerada desprezível. Contudo, nos ensaios inundados verifica-se que o efeito do grau de compactação é mais pronunciado, sendo constatada diminuição nos ângulos de atrito de pico com a diminuição do grau de compactação. Na Tabela 6 são apresentados os resultados dos ensaios com variação das umidades iniciais de compactação. Quanto à influência da umidade inicial de compactação, pôde-se averiguar que, em ambas as interfaces e nas duas condições de ensaio (inundado e não inundado), os valores dos ângulos de atrito diminuíram com o aumento da umidade. Entretanto, este comportamento foi mais evidenciado na geomembrana de PVC, sendo que na geomembrana de PEAD a variação foi pequena para a condição de pico e desprezível para a condição residual. Tabela 4 Ângulos de atrito de interface em função do peso específico da areia. GM Peso específico da areia ( d ) 14,6 kn/m 3 16, kn/m 3 17,4 kn/m 3 pico residual pico residual pico residual PVC 31º (1,7) 9º (1,) 3º (,88) 8º (,8) 33º(,89) 9º (,78) PEAD lisa 17º (,59) 15º (,5) 17º (,5) 13º (,38) 17º (,46) 15º (,41) PEAD AR 31º (1,7) 3º (1,3) 33º (,97) 9º (,85) 3º (,86) 7º (,73) Nota: Valores entre parênteses: eficiência (razão entre o ângulo de atrito de interface e o ângulo de atrito interno do solo). Tabela 5 Influência do grau de compactação na resistência de interface entre o solo argiloso e diferentes geomembranas. Interface Ensaios não inundados GC = 85% GC = 9% GC = 98% δ pico δ residual δ pico δ residual δ pico δ residual PVC 3º 9º 3º 7º 3º 7º PEAD lisa 16º 11º 14º 8º 16º 9º Ensaios inundados Interface GC = 85% GC = 98% δ pico δ residual δ pico δ residual PVC º º 6º 3º PEAD lisa 14º 7º 16º 7º Minerva, (1): 41-51

11 ESTUDO DA RESISTÊNCIA DE INTERFACE ENTRE SOLOS E GEOMEMBRANAS Tabela 6 Influência da umidade inicial de compactação na resistência de interface entre o solo argiloso e diferentes geomembranas. GM Umidade inicial de compactação w = 6,7% w = 8,7% NI IN NI IN δ pico δ residual δ pico δ residual δ pico δ residual δ pico δ residual PVC 3º 7º 6º 3º 4º º º 19º PEAD 16º 9º 16º 7º 14º 8º 13º 8º Legenda: NI: não inundado/in: inundado. Conclusão Através dos resultados aqui apresentados, verificouse que o comportamento de resistência ao cisalhamento de interface depende principalmente das características da geomembrana, como flexibilidade e textura. A geomembrana de PVC, a mais flexível, apresentou maiores valores de ângulos de atrito do que a mais rígida, a de PEAD. No que diz respeito à rugosidade, verificou-se que os valores dos ângulos de atrito de pico e residual encontrados na membrana texturizada foram significativamente maiores do que nas geomembranas lisas. Observou-se efeito pouco acentuado na resistência de interface em ambos os solos devido à inundação, sendo que este efeito foi mais pronunciado na interface com geomembranas de PVC. Pôde-se observar ainda que o peso específico da areia estudada não influenciou a resistência ao cisalhamento de interface. Nas interfaces com argila, verificou-se, em geral, que nos ensaios não inundados a variação nos ângulos de atrito com o grau de compactação da amostra pôde ser considerada desprezível. Já nos ensaios inundados, verificou-se a diminuição dos ângulos de atrito com a diminuição do grau de compactação. Tanto nos ensaios inundados quanto nos não inundados, o aumento da umidade inicial de compactação da argila provocou redução dos ângulos de atrito. Por fim, pôde-se constatar que os ângulos de atrito de interface foram da mesma ordem de grandeza que os resultados típicos apresentados na literatura, determinados a partir de outros tipos de ensaios, o que comprova a aplicabilidade dos ensaios de ring shear para a medida de resistência de interface entre geomembranas e solos. Referências Bibliográficas BROMHEAD, E. N. A simple ring shear apparatus. Ground Engineering, v. 1, n. 5, p. 4-44, FILZ, G. M.; ESTERHUIZEN, J. J. B.; DUNCAN, J. M. Progressive failure of lined waste impoudments. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental, v. 17, n. 1, p. 1-8, 1. INGOLD, T. S. Friction testing. Geomembranes: Identification and Performance testing. In: Rolli, A.; Rigo, J. M. (ed.) p KOERNER, R. M. Design with geosynthetics. 4. ed. Prentice Hall, MITCHELL, J. K.; SEED, R. B.; SEED, B. H. Kettleman Hills waste landfill slope failure I: liner system properties. Journal of Geotechnical Engineering, v. 116, n. 4, p , 199. O ROURKE, T. D.; DRUSCHEL, S. J.; NETRAVALI, A. N. Shear strength characteristics of sand-polymer interfaces. Journal of Geotechnical Engineering, v. 116, n. 4, p , 199. PASQUALINI, E.; SANI, D.; ROCCATO, M. Factors influencing geomembrane interface friction. In: SYMPOSIUM GREEN, 93. Proceedings... Geothecnics related to the environment. Bolton, UK, Edited by R. M. Sarsby, SEED, R. B.; MITCHELL, J. K.; SEED, B. H. Kettleman Hills waste landfill slope failure II: stability analyses. Journal of Geotechnical Engineering. v. 116, n. 4, p , 199. STARK, T.; POEPPEL, A. R. Landfill liner interface strengths from torsional ring-shear tests. Journal of Geotechnical Engineering, v. 1, n. 3, p , Minerva, (1): 41-51