A Formação Guabirotuba. Alessander Kormann

Transcrição

1 A Formação Guabirotuba Alessander Kormann

2 Formação Guabirotuba Principal unidade geológica da Região Metropolitana de Curitiba Denominação popular: sabão de caboclo Início da deposição: Oligoceno-Mioceno Predominância de argilas siltosas, ocorrência de pacotes granulares Elevada consistência Sobre-adensamento

3 1200m 2 Bacia do Paraná 1125m 1 Bacia de Curitiba 1000m 980m 970m 980m m 960m 4 6 Eversão moderna pós- Formação Guabirotuba Embasamento Eversão moderna pós- Formação Guabirotuba 1. S uperfície pré- Devoniana; 2. S uperfície do Purunã; 3.S uperfície do Alto Iguaçu 4. S uperfície pré- Formação G uabirotuba; 5.S uperfície de C uritiba; 6. S uperfície atual Fig. 07: Superfícies de aplainamento na região da Bacia de Curitiba (mod. BIGARELLA et al., 1.961)

4 Problemas Geotécnicos Instabilidade em escavações Escorregamentos em taludes Estacas moldadas in loco: desprendimento de blocos de solo estrangulamento do fuste Erodibilidade Prática regional: os problemas são atribuídos à expansibilidade do solo Na realidade, mecanismos adicionais estão envolvidos

5 Argilas - Aspecto Típico

6 0 10 GOLPES SPT NA CLASSIF. MAT ,0m 0,00-2,90 m ARGILA SILTOSA RIJA, CINZA ESVERDEADA 3 PROFUNDIDADE (m) ,90-7,00 m ARGILA SILTOSA, RIJA E DURA, CINZA ESVERDEADA / MARROM ,00-10,45 m ARGILA SILTOSA, DURA, COM POUCA AREIA, VERDE * NA 'EMPOLEIRADO' PERÍODO DE CHUVAS

7 Microscopia Eletrônica

8 Microscopia Eletrônica Superfície Polida

9 Propriedades Índice Argilas Pouco Intemperizadas (24 locais) Umidade: 32 % (4,5%) Grau de saturação: 94 % (6,8%) Índice de vazios: 0,9 (0,15) Peso específico natural: 18,4 kn/m 3 (0,7 kn/m 3 ) LL = 73% (18,3%) LP = 30% (5,1%)

10 Gráfico de Plasticidade Linha A Linha B Sedimentos inalterados 60 Sedimentos alterados ou retrabalhados Índice de plasticidade (%) Limite de liquidez (%)

11 Ensaios de Caracterização Influência da Secagem AMOSTRA LIMITE DE LIQUIDEZ LL (%) 70 VIA SECA VIA ÚMIDA % Passando Amostra Via seca Amostra Via úmida 0 0,001 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm)

12 Compressibilidade e Curvas Características Índice de vazios 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0, LL = 75 % LL = 63 % LL = 55 % LL = 61 % LL = 82 % Remoldado - LL = 75 % 0,50 0,45 0,40 Umidade (%) Pressão vertical efetiva (kpa) Remoldado - LL = 55 % 10 5 Amostra Amostra Amostra Amostra Amostra Sucção (kpa)

13 Fraturamento Efeitos de Escala Resistência do material intacto Resistência ao cisalhamento Resistência operacional Resistência da fratura a 0 Dimensões do corpo de prova Lo (1970)

14 Ensaios de Cisalhamento Direto 250 Solo Indeformado 200 c' = 46,2 kpa φ ' = 29,2 o Tensão cisalhante (kpa) c' = 34,9 kpa φ ' = 21,5 o 50 Corpos de prova 50 x 50 mm Corpos de prova 100 x 100 mm Tensão normal (kpa)

15 Ensaios Triaxiais CIU 1200 Parâmetros Efetivos Tensão cisalhante (kpa) c' 0 φ = 30,7º c' = 114 kpa φ = 21º 38 mm 50 mm 70 mm Tensão normal efetiva (kpa)

16 Ensaios Triaxiais CIU Resistência Não-Drenada S u = 0,309 σ ' R 2 = 0,985 Resistência não-drenada (kpa) S u = 0,363 σ ' R 2 = 0,960 S u = 0,304 σ ' R 2 = 0, mm 50 mm 70 mm Tensão efetiva inicial (kpa)

17 Estacas Moldadas In Loco

18 Provas de Carga - Resultados Resistência total (kn) Atrito lateral unitário (kpa) Diâmetro real médio (cm) Resistência não-drenada Décourt e Quaresma (1978), Décourt (1996) Bustamante e Gianeselli (1982) BP-1A BP-1B BP-2A BP-2B BP-3B BP-1A BP-1B BP-1C BP-2A BP-2B BP-2C BP-2D BP-3B BP-3C BP-3D Diâmetro real médio (cm)

19 Coeficiente de Empuxo no Repouso K 0 Coeficiente de empuxo no repouso - K Área 1 Área 2 2 σ V σ H 4 Estado de ruptura passiva K 0 σ = σ ' H ' V Profundidade (m)

20 Conclusões Síntese do Comportamento Geomecânico

21 Cota do terreno - profundidade (m) Origem do sobre-adensamento: possível mecanismo inicial de sobre-adensamento por processos erosivos 20,0 950 Estudar solos abaixo da cota 900 m e acima da cota 930 m 19,5 940 Valores muito altos da pressão de préadensamento: ressecamento e cimentação ,0 920 No estado natural, ligações 18,5 diagenéticas entre 910 partículas atenuam o comportamento expansivo 18,0 da esmectita 900 Quando a rigidez é elevada, pequenas variações ,5 de umidade geram grandes variações de sucção 880 matricial tensão efetiva 17,0 resistência ao Cota (m) cisalhamento ,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 Peso Esp. Natural (kn/m 3 ) Peso esp. natural (kn/m 3 ) Pressão de pré-adensamento (kpa) σ ' vm σ ' v

22 Modificação do equilíbrio natural (obras) elevadas sucções se desenvolvem no solo ressecado água provoca desagregação ligações entre partículas são destruídas Intemperismo químico gera variações nas propriedades índice, ao longo da profundidade Coeficiente de empuxo no repouso elevado, possivelmente associado a processos erosivos ou tectonismo estado de ruptura passiva

23 O acúmulo de eventos de deformação (tectonismo, erosão, ressecamento, intemperismo) fraturou o solo Ao longo das descontinuidades surgiram estrias, visíveis ou não a olho nú, e as partículas estão orientadas resistência residual Estacas escavadas atrito lateral unitário se reduz com o aumento do diâmetro efeito de escala Resistência de ponta unitária efeito de escala provavelmente ocorre em todos os tipos de fundação Fraturas geram efeitos de escala em laboratório importante o uso de corpos de prova com as maiores dimensões possíveis Parâmetros de pico devem ser encarados com cautela, mesmo se amostras de grandes dimensões forem utilizadas (enfoque empírico solo remoldado)

24 Tensão cisalhante (kpa) c = 46 kpa φ = 29º c = 0 φ = 30,7º c = 0 φ = 19,7º 50 0 c = 0 φ = 8º Tensão normal efetiva (kpa) Cis. direto - amostra indef ormada - 50x50 mm Cis. direto - amostra indef ormada - 100x100 mm Triaxial - amostra indeformada - 70 mm Cis. direto - solo remoldado Ring shear - resistência residual (Duarte, 1986)

25 História geológica pressões horizontais elevadas Escavação (descarregamento) provoca uma redução das poropressões, que tende a ser acentuada devido ao K 0 elevado As tensões efetivas aumentam nas regiões intactas K 0 elevado K 0 elevado u - u +

26 Remoção do suporte lateral tende a abrir fraturas As fraturas não suportam sucções Descontinuidades abertas não possuem resistência ao cisalhamento K 0 elevado u - u +

27 Primeira conseqüência: queda de blocos de solo Descontinuidades e lentes granulares tendem a favorecer a dissipação das sucções A curto prazo: redução da resistência não-drenada K 0 elevado

28 Fraturas orientadas criticamente em relação à escavação aumentam os riscos de deslizamentos A resistência disponível nas descontinuidades seria mínima, sob influência da baixa resistência residual K 0 elevado

29 A infiltração de água de chuva no terreno pode gerar excessos de pressão hidrostática nas descontinuidades Pequenos acréscimos de umidade podem anular as sucções Esses fatos, aliados à baixa resistência do maciço, podem deflagar um processo de instabilização K 0 elevado

30 Surgem concentrações de tensão nas regiões intactas, particularmente, na base da escavação A superfície de ruptura incorpora descontinuidades Pressões horizontais elevadas intensificam os deslocamentos do maciço mais concentração de tensão K 0 elevado

31 Concentrações de tensão implicam em deformações 120,0 não 100,0 uniformes 80,0 Em alguns pontos, a resistência de pico do material intacto 60,0 pode ser ultrapassada 40,0 20,0 Strain softening ruptura progressiva a longo prazo Tensão Tangencial (kpa) 0,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Deslocamento Horizontal (mm) Tensão Normal Nominal (kpa) (a) Velocidade de deslocamento = 0,0018 mm/min 180,0 160,0 Tensão Tangencial (kpa) 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 K 0 elevado T ensão Normal Nominal (kpa) ,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 160,0 Deslocamento Horizontal (mm) (b) Velocidade de deslocamento = 0,016 mm/min 140,0 Tensão Tangencial (kpa) 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 Tensão Normal Nominal (kpa) ,0 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Deslocamento Horizontal (mm) (c) Velocidade de deslocamento = 0,4 mm/min

32 Estacas escavadas e tubulões: no curto prazo, fraturamento e infiltrações são responsáveis pela instabilidade das perfurações Fundações diretas: solicitam o terreno com fraturas fechadas pequenas deformações devido à elevada rigidez Interveniência dos diferentes fatores é variável CONHECIMENTO DISPONÍVEL + ATENÇÃO ÀS CONDIÇÕES ESPECÍFICAS DE CADA SÍTIO EVITAR PROBLEMAS GEOTÉCNICOS

33 Obrigado!