1 INTRODUÇÃO

1.1   Resistência ao cisalhamento residual

Segundo Skempton (1964), a resistência ao cisalhamento residual é o valor mínimo de resistência ao cisalhamento do solo, na condição drenada, após grandes deslocamentos e orientação das partículas lamelares na direção do cisalhamento. A resistência residual drenada é importante na avaliação de propriedades de engenharia de taludes de solo que contêm superfícies de cisalhamento pré-existentes, e na avaliação do risco de ruptura progressiva em problemas de estabilidade de taludes. (Lupini et al, 1981). 

1.2   Influência do teor de mica na resistência ao cisalhamento residual

Os vários escorregamentos em encostas naturais de solos saprolíticos com presença de material micáceo no Brasil denotam a importância do estudo da influência do teor de mica na resistência residual. Vale mencionar que, entre os solos formados em ambiente tropical, aqueles que contêm apreciável teor de mica são os que apresentam menores resistências.

Sandroni (1981) correlaciona as proporções de feldspato e mica com a resistência ao cisalhamento, válida para solos residuais de ganisse do Rio de Janeiro. O autor observou que quanto maior o teor de mica menor a resistência ao cisalhamento de pico.

Como a partícula de mica possui um formato lamelar, assim como a argila existe o alinhamento de partículas após grandes deslocamentos em solos que possuem uma considerável proporção dessas partículas. Em função das partículas de mica poderem se apresentar não só na fração argila, mas também nas frações silte e areia, a quantificação de partículas lamelares pode ser subestimada em uma análise granulométrica, acarretando em uma superestimativa da resistência ao cisalhamento residual. Isso é confirmado quando são inseridos os pontos correspondentes aos solos naturais micáceos nas curvas de Skempton. Esses solos foram submetidos a ensaios de torção e análises granulométricas.

Diante disso, o presente trabalho se propõe a investigar a influência do teor de mica na resistência ao cisalhamento residual dos solos saprolíticos. Para isso, foram obtidos ângulos de atrito residual de solos naturais micáceos, permitindo suas inserções nas curvas de Skempton. Além disso, foram estabelecidas correlações gráficas entre ângulo de atrito residual e fração mica de amostras preparadas em laboratório, combinando mica com argila e mica com areia sob diferentes proporções entre os elementos.

2. METODOLOGIA

2.1 Escolha do ensaio

Segundo Skempton (1985), a mobilização de resistência ao cisalhamento residual, geralmente requer um deslocamento entre as camadas cisalhadas entre 100 a 500 mm. Por esta razão, para obtenção dos ângulos de atrito residual foi utilizado o ensaio de cisalhamento por torção (tipo “ring shear”) com o equipamento Bromhead, por este permitir grandes deslocamentos sem necessidades de reversões. As amostras utilizadas nos ensaios foram remoldadas. Estudos baseados em ensaios de laboratório (Pettley,1966; Kenney 1967; Townsend e Gilbert, 1973) mostraram que a resistência residual independe do processo de preparação da amostra.

2.2. Solos Estudados

2.2.1 Solos naturais

Os solos naturais provêem de blocos indeformados esculpidos no solo saprolítico micáceo da Concavidade de Três Barras,

As amostras foram retiradas de blocos esculpidos em diferentes localizações na área em estudo.

Em todas essas amostras já foram feitas análises granulométricas e determinação do teor de mica. A quantificação de mica pertencente às frações silte e argila foi feita através de análise química (ataque sulfúrico - K₂O). A contagem da mica na fração areia foi realizada com o auxílio de lupa binocular. Também foram executadas microscopias eletrônicas de varredura (MEV) em amostras dos blocos indeformados micáceos.

Na análise dessas fotos, observou-se que os solos naturais estudados apresentam minerais em forma de placa (mica) e algumas concreções ferro amorfo. Essas concreções são mais significativas nas amostras A e D. Há presença também de caulinita nos solos estudados.

Vale lembrar, que nos solos naturais estudados, a mica se apresenta em todas as faixas granulométricas em diferentes proporções.

2.2.2 Solos produzidos no laboratório

3. RESULTADOS OBTIDOS

Os ensaios de cisalhamento por torção realizados, tanto nas amostras naturais quanto nas combinações produzidas no laboratório, propiciaram a obtenção dos ângulos de atrito residual desses solos.

É importante lembrar que todos os ensaios foram realizados com uma tensão normal de 400 kPa, que é a tensão acima da qual não se observa variação significativa do ângulo de atrito residual em função da variação da tensão normal. Tal constatação foi feita através de ensaios prévios de cisalhamento por torção.

Com a obtenção dos ângulos de atrito residual das amostras naturais, foi possível inserir os pontos (f’r X fração argila) na correlação sugerida por Skempton (1985). Verificou que os pontos inseridos ficaram sempre abaixo da faixa estabelecida pelo autor. Isto se deve, provavelmente, à presença de mica nos solos saprolíticos estudados.

 Com os valores de ângulo de atrito residual das amostras produzidas no laboratório, foi possível estabelecer duas curvas que relacionam o ângulo de atrito residual com a fração mica: uma curva para as combinações de mica e argila e outra para as combinações de mica e areia

4 ANÁLISES DOS RESULTADOS

Analisando a curva da proporção mica-areia, percebe-se que a variação do ângulo de atrito se relaciona com a variação de proporção de mica de forma linear, visto que a taxa de decréscimo do ângulo de atrito é aproximadamente constante.

Já na curva da proporção mica-argila isto não ocorre, observando-se uma taxa de decréscimo maior para pequenas proporções de mica.  Esta taxa de decréscimo diminui em módulo à medida que se aumenta a proporção de mica na amostra, esta diminuição é mais significativa para proporções de mica menores que aproximadamente 50%.

Comparando-se os f’_r obtidos para as misturas (mica e argila com mica e areia) de iguais proporções verifica-se que, para todas as combinações, o ângulo de atrito obtido para as misturas de mica com argila é menor que o ângulo de atrito obtido para as misturas de mica com areia.

 A inserção dos solos naturais na correlação de Skempton (1985) e as duas curvas traçadas mostram que a mica exerce uma influência bastante significativa na resistência ao cisalhamento residual. Como era esperado, quanto maior a porcentagem de mica menor é o ângulo de atrito residual (f´_r).

No caso da mistura com areia, não se pode determinar uma proporção de mica acima da qual o alinhamento destas partículas passe a ser mais significativo para a queda do valor de f´_r. Desta maneira, a queda de f´_r devido ao acréscimo de mica pode ser explicada não só pelo reduzido atrito entre as partículas de mica após alinhamento, mas também pelo baixo atrito entre as partículas de mica  e areia em relação ao atrito entre as partículas de areia.

No caso da mistura de mica com argila, possivelmente, para qualquer proporção de mica ocorre formação de uma superfície polida devido ao alinhamento das partículas. Portanto, se consideramos que tanto as partículas de argila como as de mica se alinham na condição residual, o que se pode afirmar é que o atrito entre as partículas de mica é menor que o atrito entre as partículas de argila após o alinhamento.

A comparação entre as curvas mostra que o atrito entre as partículas de mica e argila é menor que o atrito entre as partículas de mica e areia.

As taxas de deslocamento pós-ruptura em taludes cuja superfície de cisalhamento atravessa solos micáceos são mais significativas devido à baixa resistência residual desses solos.

Não foi possível fazer comparações diretas entre os solos naturais e os solos produzidos no laboratório apresentados neste trabalho. Isto demanda a consideração de uma série de variáveis como: o fato dos solos naturais possuírem geralmente mais de dois elementos em sua composição, de se ter verificado a presença de concreções nos solos naturais que não existem nos solos produzidos, a avaliação do tipo e do grau de alteração da mica, entre outras.