Livro: Fundamentos de Mecânica dos Solos e das Rochas

INTRODUÇÃO

PARTE I - PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS SOLOS

CAPÍTULO 1 - Propriedades físicas dos solos

1.1 Introdução

1.2 Índices físicos do solo

1.2.1 Teor de umidade ou umidade natural

1.2.2 Índice de vazios

1.2.3 Porosidade

1.2.4 Grau de saturação

1.2.5 Grau de aeração

1.3 Pesos específicos do solo

1.3.1 Peso específico natural

1.3.2 Peso específico dos grãos (ou dos sólidos)

1.3.3 Peso específico da água

1.3.4 Densidade relativa das partículas (ou dos grãos)

1.3.5 Peso específico do solo seco

1.3.6 Peso específico saturado

1.3.7 Peso específico submerso

1.4 Relações entre os índices físicos do solo

1.4.1 Correlação dos índices físicos com o índice de vazios

1.4.2 Peso específico saturado

1.4.3 Peso específico do solo seco

1.4.4 Porosidade

1.4.5 Teor de umidade

1.5 Correlação dos índices físicos com a porosidade

1.5.1 Peso específico natural

1.5.2 Peso específico do solo saturado

1.5.3 Peso específico do solo seco

1.5.4 Índice de vazios

1.5.5 Teor de umidade

1.6 Determinação da umidade, do peso específico e da porosidade do solo em laboratório

1.6.1 Determinação da umidade

1.6.2 Determinação do peso específico dos grãos

1.6.3 Determinação da porosidade

1.7 Exemplos de aplicação

CAPÍTULO 2 - Limites de consistência e outras propriedades dos solos

2.1 Introdução

2.2 Limites de consistência

2.3 Determinação dos limites de consistência

2.3.1 Limite de liquidez

2.3.2 Limite de plasticidade

2.3.3 Limite de contração

2.4 Outros índices e propriedades dos solos

2.4.1 Grau de contração

2.4.2 Índice de plasticidade

2.4.3 Índice de consistência

2.4.4 Consistência das argilas

2.4.5 Índice de contração

2.4.6 Índice de liquidez

2.4.7 Grau de sensibilidade

2.4.8 Grau de compacidade

2.4.9 Atividade coloidal

2.4.10 Superfície específica

2.5 Perfis geotécnicos

2.6 Exemplos de aplicações

CAPÍTULO 3 - Pressões atuantes no solo

3.1 Pressão vertical devida ao peso de terra. Nível de terreno horizontal

3.2 Nível de terreno inclinado

3.3 Pressões de água no solo

3.3.1 Pressão neutra e pressão efetiva

3.3.2 Peso específico submerso

3.4 Força de percolação

3.5 Areia movediça

3.6 Mecânica do entubamento (Piping)

3.6.1 Mecânica da ruptura por levantamento

3.6.2 Compensação do levantamento por filtros pesantes

3.7 Fenômenos capilares

3.7.1 Forças de coesão e de adesão

3.7.2 Tensão superficial

3.7.3 Ascensão em tubos capilares

3.7.4 Importância dos fenômenos capilares

3.8 Pressão lateral de um solo em repouso

3.9 Exemplos de aplicação

CAPÍTULO 4 - Resistência ao cisalhamento dos solos

4.1 Análise das tensões

4.1.1 Tensão atuante em um plano

4.1.2 O elipsoide de tensões

4.1.3 Tensão uniaxial

4.1.4 Tensões biaxiais

4.1.5 Estado bidimensional geral de tensões

4.1.6 Tensões principais

4.1.7 Tensões máximas de cisalhamento

4.1.8 Tensões atuando em uma superfície inclinada em relação aos eixos principais

4.2 O círculo de Mohr

4.2.1 Círculo de Mohr para tensões planas

4.2.2 O círculo de Mohr para tensões triaxiais

4.3 Noções de atrito entre os sólidos

4.3.1 Envoltória de Mohr

4.3.2 Materiais coesivos

4.3.3 Efeitos da pressão de fluidos ou de poros

4.3.4 Polo do círculo de Mohr

4.4 Exemplos de aplicação

PARTE II - ESTABILIDADE DE TALUDES EM SOLOS

CAPÍTULO 5 - Superfície de ruptura planar

5.1 Introdução

5.2 Taludes de extensão ilimitada, sem percolação de água

5.3 Taludes de extensão ilimitada, com percolação de água paralelamente à vertente

5.4 Ângulo crítico de inclinação de uma vertente

5.5 Coesão do solo no plano de ruptura

5.6 Profundidade crítica de uma escavação

5.7 Taludes de extensão ilimitada, com percolação de água - Caso geral

5.8 Taludes de extensão limitada

5.8.1 Superfície de ruptura planar, sem percolação de água

5.9 Superfície crítica de deslizamento

5.9.1 Superfície planar de ruptura, com percolação de água

5.10 Altura crítica de um talude vertical com fendas de tração

5.11 Caso Geral. Talude com fendas de tração e sobrecarga

5.12 Exercícios

CAPÍTULO 6 - Superfície de ruptura curva

6.1 Método sueco ou de fatias

6.2 Método de Bishop

6.2.1 Método simplificado de Bishop

6.3 Método de Janbu

6.3.1 Fórmula de Bishop simplificada, para coesão nula

6.4 Ábacos de Taylor para o cálculo da estabilidade de taludes

6.5 Ábacos de Bishop e Morgenstern

6.6 Exemplos de aplicação

CAPÍTULO 7 - Métodos de Hoek e Stimpson

7.1 Método de Hoek

7.1.1 Fenda de tração posicionada no topo da vertente

7.1.2 Altura do lençol freático desconhecido

7.1.3 Fenda de tração posicionada na face da vertente

7.1.4 Fluxo de água subterrâneo desconhecido

7.1.5 Vertente drenada ou seca

7.1.6 Presença de água somente na fenda de tração

7.1.7 Presença de água na fenda de tração e no plano de deslizamento

7.1.8 Vertente saturada com intensa recarga

7.1.9 Profundidade crítica da fenda de tração

7.1.10 Reforço do talude com tirantes

7.1.11 Funções X e Y para o acompanhamento do ábaco de ruptura plana

7.1.12 Ábacos de Hoek para o estudo da estabilidade de vertentes

7.2 Método de Lopes para a determinação da estabilidade de taludes

7.3 Exemplos de aplicação

7.4 Método de Stimpson

7.4.1 Vertente drenada (com ou sem fendas de tração)

7.4.2 Vertente saturada, sem fendas de tração

7.4.3 Vertente saturada, com fenda de tração vertical

7.4.4 Vertente parcialmente saturada, com fenda de tração vertical

7.4.5 Vertente parcialmente saturada, sem fenda de tração e superfície freática horizontal

7.4.6 Vertente parcialmente saturada, sem fenda de tração vertical e superfície freática bilinear

7.4.7 Exemplo

7.5 Análise da probabilidade de escorregamentos

7.5.1 Volume de material movimentado

7.5.2 Exemplo prático

CAPÍTULO 8 - Influência da vegetação na estabilidade de taludes

8.1 Introdução

8.2 Resistência do sistema solo-raiz

8.3 Medida da resistência à tensão das raízes

8.4 Peso das árvores

8.5 Força do vento

8.6 Análise da estabilidade de vertentes

8.6.1 Vertente infinita

   8.6.1.1 Sobrecarga exercida pelas árvores na vertente

   8.6.1.2 Peso do solo

   8.6.1.3 Pressão neutra atuante no plano de ruptura potencial

   8.6.1.4 Pressão de percolação

   8.6.1.5 Força de arrasto do vento na copa da árvore, transmitida ao solo

   8.6.1.6 Resistência ao cisalhamento (t)

   8.6.1.7 Esforço mobilizante

   8.6.1.8 O fator de segurança

8.6.2 Vertente ou talude de extensão limitada

8.7 Efeito de cunha das raízes

8.8 Exercícios

CAPÍTULO 9 - Intensidade da chuva e escorregamentos

9.1 Processo precipitação-vazão

9.2 Hidrologia da vertente

9.3 Transmissividade do solo

9.4 Fluxo de água subsuperficial e o índice de umidade do solo numa vertente infinita

9.5 Deslizamento nas encostas

9.6 Intensidade crítica da chuva

9.6.1 Exemplo

9.7 Delimitação das zonas de saturação nas vertentes

9.8 Deslizamentos rasos devidos à zona de umidade provocada pela chuva

CAPÍTULO 10 - Limiar do processo erosivo

10.1 Fatores de controle da velocidade de fluxo

10.2 Rugosidade da superfície de escoamento

10.3 Resistência ao fluxo

10.4 Escoamento superficial

10.4.1 Fluxo turbulento

10.4.2 Fluxo laminar

10.5 Condições críticas para o início do processo de erosão

10.6 Erosão pelo escoamento superficial por saturação

PARTE III - MECÂNICA DAS ROCHAS

CAPÍTULO 11 - Descontinuidades em maciços rochosos

11.1 Introdução

11.2 Definição

11.3 Tipos de descontinuidades

11.3.1 Planos de acamamento

11.3.2 Planos de juntas

11.3.3 Planos de falha

11.3.4 Foliação metamórfica

11.3.5 Discordâncias ou inconformidades

11.3.6 Margens de intrusões ígneas

11.3.7 Planos de cisalhamento e fendas de tração

11.4 Características das descontinuidades

11.4.1 Orientação espacial

11.4.2 Espaçamento ou frequência

11.4.3 Persistência ou extensão

11.4.4 Rugosidade da superfície de descontinuidade

11.4.5 Abertura e preenchimento das juntas

   11.4.5.1 Evidências de deslocamentos

   11.4.5.2 Resistência do preenchimento ao cisalhamento

11.4.6 Resistência das paredes ao cisalhamento

11.5 Influência da interface solo-rocha no cisalhamento

11.6 Alteração de maciços rochosos

11.7 Efeito de alívio de tensão por erosão

11.8 Falhas e horizontes preferenciais de alteração

11.9 Análise das descontinuidades

11.9.1 Métodos de levantamento sistemático de descontinuidades

CAPÍTULO 12 - Resistência das rochas e o critério de ruptura de Mohr-Coulomb

12.1 Introdução

12.2 Esforço e deformação

12.3 Esforço hidrostático

12.4 Critério de ruptura de Mohr-Coulomb

12.5 Efeito da pressão da água

12.6 Descontinuidades sem coesão ao longo do plano

12.7 Descontinuidade com coesão ao longo do plano

CAPÍTULO 13 - Percolação de água em maciços rochosos

13.1 Água subterrânea

13.2 Percolação

13.3 Fluxo através de rochas fraturadas

13.4 Grau de conectividade das descontinuidades

13.5 Método do paralelogramo

13.6 Fluxo da água em maciços fraturados

CAPÍTULO 14 - Sistemas de classificação de maciços rochosos

14.1 Introdução

14.2 Índice de qualidade da rocha

14.3 O IQR teórico

14.3.1 Distribuição do espaçamento de descontinuidades

14.3.2 Influência do espaçamento no IQR

14.3.3 Variações de IQR em função do valor limiar

14.4 Ensaio de compressão uniaxial

14.5 Ensaio de carga pontual

14.6 Ensaio com o martelo de Schmidt

14.7 Ensaio de durabilidade a úmido

14.8 Classificação dos maciços rochosos

14.9 Predição do nível de vibração em detonações

14.9.1 Vibrações transmitidas através dos maciços rochosos

14.9.2 Vibrações transmitidas pelo ar

PARTE IV - ESTABILIDADE DE TALUDES EM ROCHAS

CAPÍTULO 15 - Análise cinemática de taludes em rochas

15.1 Introdução

15.2 Tratamento de dados estruturais

15.3 Escorregamento segundo estruturas planares

15.4 Deslizamento em cunha

15.5 Escorregamentos em vertentes multifacetadas

15.6 Tombamento de blocos

15.7 Mecanismos de escorregamentos em escavações

15.7.1 Desprendimento de blocos em teto de escavações

15.7.2 Forma e volume dos blocos

15.8 Escorregamentos de blocos em paredes de escavações

CAPÍTULO 16 - Ruptura em cunha

16.1 Introdução

16.2 Análise da ruptura em cunha

16.3 Análise de ruptura em cunha, considerando-se a coesão e a pressão de água

16.4 Ábacos de estabilidade para atrito somente

16.5 Exercício

CAPÍTULO 17 - Análise dinâmica da estabilidade de taludes em rocha

17.1 Introdução

17.2 Representação do cone de atrito em projeção estereográfica

17.3 Condições para a movimentação de blocos

17.4 Análise dos esforços atuantes no plano potencial de deslocamento

17.4.1 Projeção de vetores força no estereograma

17.4.2 Atuação das forças

17.4.3 Fator de segurança de um bloco

17.4.4 Uso de tirante para aumentar o fator de segurança

17.4.5 Força induzida por terremoto

17.4.6 Inclusão da coesão no cone de atrito

CAPÍTULO 18 - Análise da removibilidade de blocos

18.1 Introdução

18.2 Tipos de blocos

18.3 Teorema de Shi da removibilidade de blocos

18.4 Elementos da teoria de blocos

18.5 Uso da projeção estereográfica na análise da removibilidade de blocos

18.6 Aplicação da teoria de blocos no estudo de aberturas subterrâneas

18.6.1 Teto de galerias

18.6.2 Paredes de galerias

18.6.3 Forma da face livre do bloco removível

18.7 Aplicação da teoria de blocos no estudo da estabilidade de vertentes

18.7.1 Vertente formada por um único plano

18.7.2 Vertentes formadas por mais de um plano

   18.7.2.1 Vertentes convexas

   18.7.2.2 Vertentes côncavas

18.7.3 Determinação da inclinação máxima de um talude de escavação, dada a direção

18.7.4 Determinação da direção do corte do talude em rocha, sendo dado o mergulho

18.8 Individualização dos blocos removíveis de uma superfície escavada

18.9 Probabilidade de remoção de um bloco

REFERÊNCIAS