7. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS ROCHAS ALTERADAS/SOLOS Na tentativa de melhor identificar os materiais de alteração de rocha, como rocha alterada ou solo residual, realizou-se a imersão das mesmas em água, observando-se sua desintegração. Transcorridas 48 horas das amostras imersas, constatou-se que nenhuma apresentou desagregação completa, desta forma utilizou-se o termo rocha alterada/solo residual. As fotos após 48 horas de imersão podem ser apreciadas no anexo A.5. 7.1. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA Os resultados dos ensaios de limites de Atterberg, peso específico dos sólidos e peso específico natural, que compõem a caracterização física, bem como alguns índices físicos deles derivados são mostrados na Tabela 7.1. Observa-se que os valores encontrados para a massa específica dos sólidos são relativamente elevados, especialmente no filito sericítico CMT 1B e básicas intrusivas TAM 2B e PIC 6A. Os valores da massa específica aparente natural encontrados foram aproximadamente 18 kn/m³, sendo valores comumente encontrados em solos siltosos. 87
Tabela 7.1: Resultados dos ensaios de caracterização física das amostras analisadas. (1) AMOSTRA LL LP IP γs γ γ d w (1) e (%) (%) (%) kn/m³ kn/m³ kn/m³ (%) CMT 1A 41 28 13 26,92 16,95 13,66 24,14,97 CMT 1B 4 28 12 28,85 18,55 16,2 15,82,8 CMT 1C 45 26 19 25,81 19,94 15,54 28,3,66 CMT 4A 47 29 18 25,42 18,43 15,35 2,11,66 CMT 4B 49 31 18 27,6 18,78 14,97 25,44,81 TAM 2A 49 29 2 25,8 19,34 15,11 28,1,71 TAM 2B 45 22 24 29,34 18,93 15,51 22,9,89 PIC 6A 44 23 21 29,21 19,82 15,74 25,9,86 Umidade natural obtida na abertura da amostra. LL Limite de Liquidez γs peso específico dos sólidos w teor de umidade LP Limite de Plasticidade γ - peso específico natural e índice de vazios IP Índice de Plasticidade γd - peso específico seco 7.1. GRANULOMETRIA CONJUNTA Apresentam-se no Gráfico 7.1, os resultados obtidos em ensaios de granulometria conjunta, realizados em laboratório, para as amostras analisadas. 1 9 Porcentagem que Passa 8 7 6 5 4 3 2 1,1,1,1,1 1, CMT 1A CMT 1B CMT 1C CMT 4A CMT 4B TAM 2A TAM 2B PIC 6A Argila Silte Areia fina Areia média Areia grossa Pedregulho Diâmetro da Partícula (mm) Gráfico 7.1: Resultados da granulometria conjunta dos solos estudados. 88
Para melhor interpretação dos resultados, as porcentagens obtidas de cada fração foram agrupadas na Tabela 7.2. Tabela 7.2: Composição granulométrica dos os solos analisados. AMOSTRA ARGILA (%) SILTE (%) AREIA (%) CLASSIFICAÇÃO CMT 1A FS 6 71 23 Silte areno-argiloso CMT 1B FS 3 74 24 Silte areno-argiloso CMT 1C - FS 2 7 28 Silte areno-argiloso CMT 4A BI 6 76 18 Silte areno-argiloso CMT 4B BI 12 62 26 Silte areno-argiloso TAM 2A BI 4 65 32 Silte areno-argiloso TAM 2B BI 1 81 18 Silte areno-argiloso PIC 6A BI 8 62 3 Silte areno-argiloso Conforme apresentado na tabela supracitada, todas as amostras analisadas possuem na sua composição uma grande quantidade de silte, em média 7%, uma quantidade razoável de areia, em média 25% e uma baixa quantidade de argila com apenas 5% em média. 7.2. DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X A identificação dos minerais em um solo pode ser feita utilizando-se a técnica da difração de raios-x, que é um método amplamente utilizado na identificação dos minerais presentes em solos finos e também na determinação de sua estrutura cristalina. Neste ensaio procurou-se separar as amostras nas frações areia, silte e argila para confecção das laminas de raios-x, todavia, conforme granulometria supracitada, em algumas amostras, não foi possível a separação da fração argila. Os difratogramas das amostras ensaiadas são mostrados a seguir e seus principais minerais podem ser identificados através da Tabela 7.3. Tabela 7.3: Simbologia de identificação dos minerais. Símbolo Argilomineral Símbolo Argilomineral Qz Quartzo Fd Feldspato ca Px Piroxênio Gt Goethita Há Halita Gb Gibsita He Hematita Caulinita 89
CMT 1A Filito Sericítico Intensidade (cps ) 25 2 15 1 5 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.1: Diagrama de Raios-X da fração argila CMT 1A. Radiação Kα Intensidade (cps) 18 16 14 12 1 8 6 4 2 +Qz Gt Px 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.2: Diagrama de Raios-X da amostra total CMT 1A. Radiação Kα 9
CMT 1B Filito Sericítico Intensidade (cps ) 1 8 6 4 2 Fd 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.3: Diagrama de Raios-X da fração silte CMT 1B. Radiação Kα 3 25 Qz+ Intensidade (cps) 2 15 1 5 Fd 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.4: Diagrama de Raios-X da amostra total CMT 1B. Radiação Kα 91
CMT 1C Filito Sericítico 14 12 Intensidade (cps ) 1 8 6 4 Fd 2 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.5: Diagrama de Raios-X da fração argila CMT 1C. Radiação Kα 35 3 Qz+ Intensidade (cps) 25 2 15 1 Fd 5 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.6: Diagrama de Raios-X da amostra total CMT 1C. Radiação Kα 92
CMT 4A Rocha Básica Intrusiva 35 Intensidade (cps ) 3 25 2 15 1 5 Ha Gt 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.7: Diagrama de Raios-X da fração argila CMT 4A. Radiação Kα 35 3 Intensidade (cps) 25 2 15 1 Gb Gb Gt Gt 5 He 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.8: Diagrama de Raios-X da amostra total CMT 4A. Radiação Kα 93
CMT 4B Rocha Básica Intrusiva 12 1 Intensidade (cps ) 8 6 4 2 Ha 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.9: Diagrama de Raios-X da fração argila CMT 4B. Radiação Kα 35 Intensidade (cps) 3 25 2 15 1 5 Gt He He 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.1: Diagrama de Raios-X da amostra total CMT 4B. Radiação Kα 94
TAM 2A - Rocha Básica Intrusiva 7 6 Intensidade (cps ) 5 4 3 2 1 Gt Ha 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.11: Diagrama de Raios-X da fração argila TAM 2A. Radiação Kα 3 25 Qz Intensidade (cps) 2 15 1 5 Gt 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.12: Diagrama de Raios-X da amostra total TAM 2A. Radiação Kα 95
TAM 2B - Rocha Básica Intrusiva Intensidade (cps ) 8 7 6 5 4 3 2 1 Gt 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.13: Diagrama de Raios-X da fração argila TAM 2B. Radiação Kα 3 25 Intensidade (cps) 2 15 1 5 Qz Gt Gt He 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.14: Diagrama de Raios-X da amostra total TAM 2B. Radiação Kα 96
PIC 6A - Rocha Básica Intrusiva 35 3 Intensidade (cps ) 25 2 15 1 5 Ha 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.15: Diagrama de Raios-X da fração argila PIC 6A. Radiação Kα 16 14 Qz+ Intensidade (cps) 12 1 8 6 4 +Qz Gt+He Gt He 2 1. 2. 3. 4. 5. Figura 7.16: Diagrama de Raios-X da amostra total PIC 6A. Radiação Kα 97
Para as lâminas de filito sericítico, encontrou-se o mineral quartzo em todas as amostras totais. Já nas frações silte e argila, percebe-se a presença predominante de caulinita e mica. Estas amostras são a CMT 1A, CMT 1B e CMT 1C. Para a amostra CMT 1A, encontrou-se em sua fração argila, caulinita e mica e na amostra total, encontrou-se também goethita, quartzo e piroxênio. Para a CMT 1B, encontrou-se mica caulinita e feldspato em sua fração silte e em sua amostra total, encontrou-se também quartzo. Na amostra CMT 1C, foi encontrado na sua fração argila os minerais mica, caulinita e feldspatos e na sua amostra total encontrou-se também quartzo. O solo de alteração da rocha básica intrusiva CMT 4A apresentou, em sua fração argila, picos bastante nítidos de caulinita e halita, além da goethita. Já em sua amostra total, observou a presença de caulinita, gibsita, hematita e goethita. A amostra de CMT 4B, apresentou picos bem nítidos de caulinita e halita em sua fração argila e em sua amostra total os minerais caulinita, goethita e hematita. Encontrou-se na fração argila da amostra TAM 2A a presença de mica, caulinita, gothita e halita e em sua amostra total a presença de mica, caulinita, goethita e quartzo. Para a amostra TAM 2B, encontrou-se em sua fração argila a presença de mica, caulinita e goethita e em sua amostra total caulinita, goethita e quartzo. Na fração argila da amostra PIC 6A encontrou-se apenas caulinita e mica e na amostra total encontrou-se também quartzo, hematita e goethita. A halita presente no raio-x do solo (fração silte e argila) é provavelmente proveniente de impureza devido à preparação das laminas das amostras, onde foi usado o NaCl (sal). 98
7.3. MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA Rocha Alterada/Solo Residual Filito Sericítico Figura 7.17: Imagem do solo residual de filito a amostra CMT1A. Observa-se o predomínio de material micáceo com esfoliação. Esfoliação nos aglomerados de mica Figura 7.18: Imagem da amostra CMT1B. Observa-se grande presença de micas. Alguns aglomerados apresentam sinais de esfoliação. 99
Figura 7.19: Imagem do solo residual de filito da amostra CMT1C. Pode-se observar a presença predominante de material micáceo, com sinais de esfoliação. Rocha Alterada/Solo Residual Rocha Básica Intrusiva cas Figura 7.2: Imagem da amostra de solo residual de básica intrusiva CMT4A. Observa-se um aglomerado de partículas minerais, com algumas micas. 1
Figura 7.21: Imagem do solo residual de básica intrusiva da amostra CMT4B, mostrando predomínio de minerais da fração argila, principalmente micas. Figura 7.22: Imagem de solo residual de básica intrusiva da amostra TAM2A, mostrando predomínio de minerais planares (micas). 11
Figura 7.23: Imagem da amostra TAM2B (solo residual de básica intrusiva). Grande quantidade de material na fração silte, incluindo cristais de quartzo e micas. Figura 7.24: Imagem da amostra de solo residual da na do Pico (PIC6A). A textura do solo mostra predomínio de minerais, principalmente micas, da fração argila. 12
7.4. CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DOS SOLOS ESTUDADOS O quadro abaixo apresenta a classificação geotécnica das amostras, segundo o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS) de Casagrande e a Classificação do Highway Research Board (HRB), também adotada pela AASHTO, que utilizam como parâmetros de classificação a granulometria e os limites de Atterberg. Tabela 7.4: Classificação geotécnica dos solos analisados. AMOSTRA SUCS HRB CMT 1A FS CMT 1B FS CMT 1C - FS CMT 4A BI CMT 4B BI TAM 2A BI TAM 2B BI PIC 6A BI ML Silte de baixa compressibilidade ML Silte de baixa compressibilidade CL-ML Argila siltosa de baixa compressibilidade ML-CL Silte argiloso de baixa compressibilidade ML-MH Silte de média compressibilidade ML-MH CL-CH Silte argiloso de média compressibilidade CL Argila de baixa compressibilidade CL-ML Argila siltosa de baixa compressibilidade A-7-6 Argila siltosa plástica com pouco material grosso. A 6 ou A 7-6 Argila siltosa medianamente plástica com pouco material grosso A 7-6 Argila siltosa plástica com pouco material grosso. A 7-6 Argila siltosa plástica com pouco material grosso. A 7-5 Silte de baixa compressibilidade / silte com pequena quantidade de material grosso e argila plástica A 7-6 Argila siltosa plástica com pouco material grosso. A 7-6 Argila siltosa plástica com pouco material grosso. A 7-6 Argila siltosa plástica com pouco material grosso. 13
Como pode ser observado na Tabela 7.5, todas as amostras analisadas possuem em sua composição baixos teores de argila, todavia, estas são muito ativas, implicando ao material um comportamento geotécnico às vezes argiloso. Tabela 7.5: Cálculo do Índice de Atividade. AMOSTRA IP (%) ARGILA (%) IA (%) Plasticidade CMT 1A FS 13 6 2,2 Média CMT 1B FS 12 3 4, Média CMT 1C - FS 19 2 9,5 Média CMT 4A BI 18 6 3, Média CMT 4B BI 18 12 1,5 Média TAM 2A BI 2 4 5, Média TAM 2B BI 24 1 24, Média PIC 6A BI 21 8 2,6 Média Percebe-se, principalmente para as amostras CMT 1C, TAM 2A e TAM 2B, valores de índices de atividades muito elevados, proporcionando ao solo um comportamento argiloso segundo a classificação SUCS e classificação HRB, com apenas 2%, 4% e 1% de argila, respectivamente. Segundo GUSMÃO FILHO (22), pode-se classificar todas as amostras como solo de média plasticidade, uma vez que seu índice de plasticidade está compreendido no intervalo de 8% a 25%. 7.5. ENSAIO DE ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL (OEDOMÉTRICO) Os resultados dos ensaios de adensamento unidimensional estão apresentados na Tabela 7.6. A direção do carregamento em relação ao bandamento do material foi previamente esclarecida no item 5.3.2. O método utilizado para determinação da tensão de pré-adensamento foi o de Pacheco Silva. Os gráficos e ' σ deste ensaio estão apresentados no anexo para maiores log v esclarecimentos. Nestes percebe-se nitidamente as curvas do estágio onde ocorreu a inundação da célula de adensamento, correspondente ao sétimo estágio onde este apresentava um carregamento de 8 kgf. Como citado anteriormente, as tensões de pré-adensamento (σ v ) foram determinadas pelo método de Pacheco Silva, que se inicia traçando um prolongamento 14
através do trecho de compressão virgem do solo até interceptar a reta que passa pelo índice de vazios inicial. Como na inundação não existiu um deslocamento considerável, não houve a necessidade de correção do procedimento. Tabela 7.6: Resultados dos ensaios de adensamento unidimensional (Oedométrico). AMOSTRA γ s γ γ d W S r σ' v Cc e kn/m³ kn/m³ kn/m³ (%) (%) kn/m² CMT 1A FS 26,92 16,95 13,66 24,14 6,69,474,971 48, CMT 1B FS 28,85 18,55 16,2 15,82 5,7,254,81 114, CMT 1C - FS 25,81 19,94 15,54 28,3 11,5,44,661 275, CMT 4A BI 25,42 18,43 15,35 2,11 7,79,236,656 168, CMT 4B BI 27,6 18,78 14,97 25,44 8,53,63,87 28, TAM 2A BI 25,8 19,34 15,11 28,1 1,22,28,77 78, TAM 2B BI 29,34 18,93 15,51 22,9 7,27,32,892 95, PIC 6A BI 29,21 19,82 15,74 25,9 8,85,34,855 82, Os valores de σ v encontrados foram maiores e próximos entre as amostras CMT 1B e CMT 4A. As amostras TAM 2A, TAM 2B e PIC 6A apresentaram valores intermediários e também próximos entre si. Os valores mais baixos foram apresentados pelas amostras CMT 1A, CMT 1C e CMT 4B e próximos entre si, (Gráfico 7.2). Por se tratarem de rochas alteradas/solos residuais, apresentando valores de coesão consideráveis, pode-se afirmar que estes materiais são pré-adensados. Tensão de Pré-Adensamento (kpa) CMT 4A: 168 CMT 1B: 114 TAM 2B: 95 PIC 6A: 82 TAM 2A: 78 CMT 1A: 48 CMT 1C: 275 Solo - Básica Intrusiva Solo Filito Sericítico CMT 4B: 28 Gráfico 7.2: Tensão de pré-adensamento dos solos. 15
7.6. ENSAIO TRIAXIAL - CIU SAT Os resultados dos ensaios triaxiais CIU SAT estão apresentados na Tabela 7.7 abaixo e são expressos em termos de tensões totais e tensões efetivas. Estes ensaios mostram valores de coesão e ângulos de atrito diferenciados dentre os materiais analisados, tanto para as análises em termos de tensões totais quanto efetivas. Tabela 7.7: Valores dos parâmetros obtidos nos ensaios triaxiais. AMOSTRA Direção de Carregamento PARÂMETROS c (kpa) φ (º) c' (kpa) φ (º) CMT 1A FS Perpendicular à foliação 95,29 15,45 68,52 27,46 CMT 1B FS Paralelo à foliação 96,48 23,39 73,46 39,52 CMT 1C - FS Perpendicular à foliação 56,84 14,4 45,39 14,2 CMT 4A BI Paralelo à foliação 55,48 21,91 25,4 31,7 CMT 4B BI Perpendicular à foliação 2,27 44,44 135,79 44,41 TAM 2A BI Paralelo à foliação 368,34 17,45 97,71 44,24 TAM 2B BI Perpendicular à foliação 68,25 21,87 37,64 31,78 PIC 6A BI Perpendicular à foliação 74,95 17,6 28,87 32,9 Os Gráficos 7.3 e 7.4 apresentam os valores dos parâmetros efetivos de resistência obtidos no ensaio triaxial CIU SAT, para os diferentes solos analisados. O solo CMT 4B, que apresenta maior coesão efetiva, também apresenta maior porcentagem de argila em sua composição, 12%, conforme Tabela 7.3. Todavia, este comportamento não é verificado para os demais, uma vez que, solos com baixas porcentagens de argila, possuíram elevados valores de coesão efetiva. Ainda, analisando-se os Gráficos 7.3 e 7.4, acredita-se que: 1. As rochas alteradas/solos residuais do filito sericítico apresentaram uma proporcionalidade em termos de parâmetros de resistência, ou seja, a amostra que apresentou maior coesão efetiva também apresentou maior ângulo de atrito efetivo. Este comportamento também pode ser estendido para as amostras de rocha alterada/solo residual de Rocha básica intrusiva. Também se verificou que não existiu uma relação entre a tensão de préadensamento e a resistência no ensaio triaxial CIU SAT. Nem sempre o solo com maior tensão de pré-adensamento possuiu maiores parâmetros de resistência. 16
Coesão Efetiva (kpa) Solo - Básica Intrusiva Solo - Filitosericítico CMT 1B: 73,46 CMT 1A: 68,52 CMT 1C: 45,39 TAM 2B: 37,64 TAM 2A: 97,71 CMT 4B: 135,79 CMT 4A: 25,4 PIC 6A: 28,87 Gráfico 7.3: Coesão efetiva dos Solos. Angulo de Atrito Efetivo ( ) CMT 1B: 39,52 TAM 2A: 44,24 CMT 4B: 44,41 CMT 4A: 31,7 CMT 1A: 27,46 PIC 6A: 32,9 TAM 2B: 31,78 CMT 1C: 14,2 Solo - Básica Intrusiva Solo - Filitosericítico Gráfico 7.4: Ângulo de atrito dos solos. 17