Análise microestrutural e numérica de um solo colapsível antes e após o colapso

Abstract

Uma característica inerente aos solos não saturados é a tendência a sofrer variações de volume quando é alterado o teor de umidade sob tensão constante. Solos colapsíveis são solos não saturados suscetíveis a grandes rearranjos estruturais quando há redução de sucção. O conhecimento da microestrutura do solo é um importante fator para a compreensão do seu comportamento. Este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento hidromecânico e a microestrutura de um solo de Petrolina – PE antes e após o colapso devido à inundação. Para a análise volumétrica, foram utilizados os dados de compressão edométrica obtidos por Torres (2014) e Santos (2018), neste mesmo solo. Estes resultados foram complementados por novos ensaios, realizados nesta pesquisa, visando a obtenção da curva característica e da permeabilidade. Estes parâmetros serviram de base para a calibração de simulações numéricas com o programa de elementos finitos CODE_BRIGHT, que utiliza formulações hidromecânicas acopladas. O modelo constitutivo elastoplástico usado foi Barcelona Basic Model – BBM proposto por Alonso, Gens e Josa (1990) o que permitiu simular o comportamento de colapso decorrente da inundação de forma consistente. Para a análise da microestrutura, foram realizados ensaios de laboratório como a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Tomografia Computadorizada (TC) de Raios-X em 3D. A microestrutura do solo se mostrou uma matriz com predominância de grãos de areia revestidos com argila iluvial, o que dá o caráter de instabilidade no solo. Após o carregamento e o colapso, a estrutura permanece de empacotamento simples nos dois casos, porém, houve um maior empacotamento entre os grãos além do carreamento das partículas de argila que passaram a preencher parte dos vazios presentes na amostra. Entretanto, a microestrutura ainda permaneceu instável. As imagens tridimensionais mostraram que existe uma grande redução dos macroporos com o carregamento. Por outro lado, foi possível analisar pela radiodensidade que o interior da amostra de solo na célula de carga expande de forma não regular, sendo mais pronunciada em sua parte superior, revelando a discrepância existente ao tratar o solo como algo homogêneo (teoria do contínuo) e o seu comportamento real, ou seja, sua heterogeneidade.