Estudo em laboratório e em campo de colunas granulares encamisadas com geossintéticos

Abstract

A construção de aterros sobre solos de baixa capacidade de suporte tem sido crescente nas últimas décadas. Para um melhor desempenho desse tipo de obra, diversas técnicas surgiram ao longo dos anos e uma que tem seu uso cada vez mais crescente é a utilização de elementos geossintéticos, seja para melhoria do solo mole ou reforço do solo de aterro. O emprego de colunas granulares como reforço de fundação é outra técnica que pode ser usada e, mais recentemente, surgiu o emprego de colunas granulares encamisadas com reforço geossintético. A presente tese visa mostrar o comportamento de colunas granulares de diferentes materiais encamisadas com geossintéticos. Para isso, foram realizados ensaios de campo, de laboratório e algumas simulações numéricas utilizando o Método dos Elementos Finitos. Os ensaios de campo consistiram de provas de carga em colunas de areia, brita e solo-cimento, com e sem encamisamento. O encamisamento das colunas de areia e de solo-cimento foi feito com geotêxtil tecido e o da brita com geogrelha. No interior das colunas, foram inseridos extensômetros revestidos com vinil para verificação do mecanismo de deformação interna das colunas. Os ensaios de laboratório consistiram basicamente de ensaios triaxiais em amostras com grandes dimensões (0,30 m de diâmetro e 0,45 m de altura), onde também eram medidas as deformações internas da amostra. Por fim, os ensaios realizados, tanto de campo como de laboratório, foram retroanalisados utilizando um programa de elementos finitos. Os resultados dos ensaios de campo mostraram que a presença do material geossintético encamisando a amostra aumentou a capacidade de carga das colunas de brita e de areia. Um resultado importante obtido foi o de que as colunas de brita tiveram seu desempenho comprometido devido à quebra dos grãos, posteriormente confirmada em ensaios de laboratório complementares. Os ensaios de laboratório confirmaram o aumento da capacidade de carga nas colunas e as análises numéricas indicaram que o mecanismo de deformação interna da coluna previsto é semelhante ao que foi medido pelos extensômetros em campo e em laboratório. ___________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The construction of embankments on soft soils is a common challenge to be faced by geotechnical engineers. Several techniques have been developed to improve the performance of such works and the use of geosynthetics for the stabilisation of the soft soil or embankment reinforcement has been increasingly employed. The use of granular columns is also a traditional solution for the stabilisation of embankments on soft soils and more recently the use of geosynthetic encased granular columns has gained increasingly acceptance. This thesis aimed to study the behaviour of geosynthetic encased granular columns constructed with different materials. To accomplish that, field and laboratory tests were carried out, as well as numerical analysis using the finite element method. The tests in the field consisted of loading tests on sand, gravel and soil-cement columns, with and without geosynthetic casing. Woven geotextile casings were used for the sand and soil-cement columns, whereas geogrid casings was used for the gravel columns. Strain-gauges devices were installed in the columns to assess column deformation during the tests. The laboratory tests were carried out on large granular column specimens (0.3m diameter, 0.45m high), and internal measurements of column strains were also made. Back-analysis of laboratory and field tests results were also conducted using a finite element code. The field tests showed that the presence of the geosynthetic casing increased the load capacity of the sand and gravel columns. The performance of the gravel columns was affected by breakage of the gravel particles during the tests. This breakage was also confirmed in laboratory tests. The laboratory test results confirmed the increase on column load capacity due to the use of geosynthetic casing and the predictions by the numerical analysis were consistent with the results obtained in the laboratory and field tests.