Hydro-mechanical transitions in a metastable lateritic soil: from suction-controlled stiffness to foundation-scale collapse

• Ano de defesa: 2026
• Autor(a) principal: Falcão, Patrícia Rodrigues
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria; Brasil; UFSM; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental; Centro de Tecnologia
• Palavras-chave em Português: Lateritic soils; Unsaturated soils; Matric suction; Wetting-induced collapse; Hydraulic hysteresis; Small-strain stiffness; Static load tests; Solos lateríticos; Solos não saturados; Sucção matricial; Colapso induzido por umedecimento; Histerese hidráulica; Rigidez em pequenas deformações; Provas de carga; CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/38462

aquecimento global tem intensificado a variabilidade hidrológica, com alternância mais frequente entre precipitações intensas e períodos prolongados de seca, ampliando a oscilação de sucção matricial no subsolo e agravando respostas dependentes de trajetória em solos não saturados. Essa motivação é particularmente relevante no Brasil, onde eventos extremos vêm provocando instabilidades e danos generalizados em estruturas assentes sobre solos não saturados, evidenciando a necessidade de conectar processos climáticos a mecanismos hidromecânicos em escala laboratorial e em projetos geotécnicos. Nesse contexto, esta tese estabelece uma interpretação multiescalar das transições hidromecânicas em um solo laterítico metaestável, integrando caracterização hidráulica, ensaios mecânicos em diferentes faixas de deformação, avaliação microestrutural e verificação direta em fundações. O estudo foi desenvolvido em campo experimental no sul do Brasil sobre solo laterítico poroso e potencialmente colapsível. A variabilidade espacial do subsolo foi quantificada por ensaio de penetração padrão e associada a provas de carga estática em estacas escavadas, com análise probabilística para representar incertezas de capacidade de carga. Em escala de fundação, as provas de carga foram realizadas em condição natural e sob inundação controlada (pré- inundação por aproximadamente 96 h e inundação mantida durante o carregamento), evidenciando redução consistente da capacidade última e aumento de recalques. O efeito do comprimento de estaca e de soluções de melhoria na base foi avaliado, demonstrando ganhos relevantes em condição não inundada e mitigação parcial desses ganhos após perda de sucção. Em laboratório, a caracterização hidráulica incluiu curvas de retenção com resposta bimodal, compatível com estrutura de dupla porosidade, e ensaios de compressão unidimensional para quantificar o potencial de colapso, que atingiu valores na faixa severa. Ensaios de cisalhamento direto e cisalhamento direto simples foram conduzidos sob diferentes trajetórias hidráulicas, incluindo inundação aplicada durante a deformação, permitindo demonstrar que o colapso pode evoluir acoplado ao cisalhamento, com redução abrupta da parcela coesiva e posterior reorganização microestrutural rumo a um comportamento dominado por atrito. A microscopia eletrônica de varredura corroborou a desagregação de agregados e a reorganização da rede porosa associadas ao umedecimento. Para conectar mecanismo e desempenho de obra, modelos físicos reconstituídos foram submetidos a ensaios de placa sob condição natural e inundada, reproduzindo perdas de rigidez e capacidade. Por fim, a rigidez em pequenas deformações foi investigada por ensaios com elementos piezoelétricos ao longo de ciclos sucessivos de secagem e umedecimento, evidenciando histerese hidráulica, dependência do histórico e degradação progressiva, além de subsidiar formulações preditivas por regressões lineares e potenciais para solos lateríticos.