doctoralThesis
Estudo das propriedades geotécnicas e comportamentos dos aterros sobre solos moles da BR-101 / Goiana-PE
Autor
SOUZA, Fabiano Queiroz de
Institución
Resumen
Esta tese reúne as informações e resultados referentes à pesquisa dos aterros sobre solos moles da Obra de Duplicação da BR-101/PE, Lote 6, no município de Goiana/PE, executada pelo Exército Brasileiro a cargo do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes - DNIT. Inicialmente foi concebido o histórico da obra para permitir, na linha do tempo, o entendimento da evolução e contextos das soluções técnicas adotadas. Este histórico foi abordado de modo dinâmico e sempre considerando os principais pontos de cada critério adotado de modo a deixar claras as motivações técnicas utilizadas. A obra foi dividida em 5 aterros os quais contemplaram as seguintes soluções de engenharia: substituição total por areia, construção por etapas com uso de geodrenos, aterro leve com uso de EPS, aterro estruturado com estacas metálicas e solo reforçado com cimento. Através das investigações preliminares (sondagens a percussão), ao longo da obra, foram obtidos os subsídios para a caracterização geológico-geotécnica. Os perfis típicos dos aterros foram comparados aos da planície do Recife. Ensaios de palheta foram executados para medição da resistência não drenada das argilas moles do trecho experimental. Em relação ao critério de Skempton & Northey (1952), a faixa de sensibilidade variou de média a argilas com extra sensibilidade. Em laboratório foram realizados ensaios físicos, químicos e mineralógicos dos solos moles que compõem o perfil geotécnico da área estudada. Ensaios de adensamento oedométrico foram essenciais para o cálculo da magnitude dos recalques. Os parâmetros encontrados a partir dos ensaios de adensamento foram comparados ao banco de dados da Região Metropolitana no Recife, observando-se um enquadramento estatístico bastante aceitável. No que diz respeito aos ensaios triaxiais realizados, a correlação de IP x ϕ’, para o banco de dados RMR baseado na proposta de Bjerrum e Simons (1960), indica que os resultados de Goiana/PE estão em concordância com os valores da RMR. Ensaios especiais como fluorescência e difração de raios X foram usados para complementar os estudos das argilas moles daquela área, indicando a tendência nacional da existência de caulinita como argilomineral predominante. Para o estudo da estabilidade de taludes foram empregados recursos computacionais com softwares comerciais. As análises de estabilidade foram refeitas analiticamente e com versões mais recentes destes softwares supramencionados para gerar critérios de comparação e sugerir melhorias para estudos futuros. Relativamente a deslocamentos verticais, foram feitas duas campanhas de levantamento topográfico com GPS geodésico no intuito de avaliar e comparar o comportamento dos aterros na situação pós-obra. Recalques também são calculados utilizando-se a instrumentação geotécnica instalada e métodos presentes na literatura técnica relativa a este tema. Por fim, na análise da ruptura ocorrida no Aterro 5 em 2008 foram de fundamental importância os dados gerados pela instrumentação geotécnica instalada que permitiu esmerar os conhecimentos das prováveis causas que levaram este aterro ao colapso. This thesis gathers information and results related to the research of soft soil embankments on the duplication of work of the BR-101 / PE, portion 6, in the municipality of Goiana / PE, performed by the Brazilian Army in charge of the National Department of Transport Infrastructure – DNIT. Initially the work history was conceived to allow, in the time line, the understanding of the evolution and contexts of the technical solutions adopted. This history was approached dynamically and always considering the main points of each criterion adopted in order to make clear the technical motivations used. The work was divided into 5 embankments which included the following engineering solutions: total replacement by sand, construction by stages using geodrains, light embankment with EPS use, structured embankment with metallic stakes and reinforced soil with cement. Through the preliminary investigations (drilling percussion), throughout the work, the subsidies for the geologicalgeotechnical characterization were obtained. The typical embankment profiles were compared to those of the Recife plain. Vane tests were performed to undrained resistance measurement of soft clay in the experimental section. Regarding the criterion Skempton & Northey (1952), the range of sensitivity varied from medium to clays with extra sensitivity. In laboratory, physical, chemical and mineralogical tests were carried out on the soft soils that make up the geotechnical profile of the studied area. Consolidation oedometer tests were essential for the calculation of the magnitude of the settlements. The parameters found from the consolidation tests were compared to the Metropolitan Region database in Recife, observing a very acceptable statistical framework. With regard to the triaxial tests performed, the correlation of IP x ϕ’, for the RMR database based on the proposal of Bjerrum and Simons (1960), indicates that the results of Goiana / PE are in agreement with the RMR values. Special tests such as fluorescence and X-ray diffraction were used to complement studies of the soft clays of that area, indicating the national trend of the existence of kaolinite as predominant clay minerals. For the study of slope stability, computational resources were used with commercial software. The stability analyzes of Embankment 3 were analytically evaluated and with newer versions of these software mentioned above to generate comparison criteria and suggest improvements for future studies. New analyzes were made from the parameters obtained in this thesis. With respect to vertical displacements, two surveys were carried out with geodetic GPS in order to evaluate and compare the behavior of embankments in the post-work situation. Settlements are also calculated in embankment 4, using the installed geotechnical instrumentation and methods present in the technical literature related to this topic. Finally, in the analysis of the rupture occurred in the Embankment 5, in 2008, the data generated by the installed geotechnical instrumentation were of fundamental importance, which made possible to clarify the probable causes that caused this landfill to collapse.