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Título: Análise de curvas de calibração utilizadas no método do papel filtro para estimar a sucção matricial em solos não saturados
Autor(es): Cupertino, Kamila Furtado
Orientador: Bicalho, Kátia Vanessa
Data do documento: 21-Mar-2013
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A sucção em solos não saturados (SNS) é uma das principais variáveis envolvidas no estudo do comportamento hidromecânico destes solos. Existem várias técnicas de determinação da sucção em SNS, e o método do papel filtro (MPF) é provavelmente um dos métodos mais simples disponíveis para estimar uma ampla variação de sucção em SNS (30 kPa a 30000 kPa). O MPF consiste basicamente em colocar o papel filtro em contato, direto ou indireto, com amostra do solo não saturado, em um ambiente fechado, até atingirem o equilíbrio de pressão. O equilíbrio é alcançado quando cessar o fluxo de fluido (sucção matricial) ou vapor (sucção total). Uma vez atingido o equilíbrio de pressão, a sucção do solo será a mesma do papel filtro, e conhecida a relação entre o teor de umidade gravimétrica e a sucção do papel filtro é possível estimar a sucção do solo. Essa relação é denominada de curva de calibração do papel filtro e define a curva de retenção da água no papel filtro. Várias calibrações para o papel filtro têm sido publicadas na literatura, e existe significativa discrepância entre elas. A maioria das calibrações publicadas é chamada bilinear (ou seja, duas diferentes equações lineares para representar altos e baixos níveis de sucções) com um ponto de inflexão ocorrendo entre 60 kPa e 120 kPa (correspondentes valores de umidades gravimétricas entre 40 e 50%). A possibilidade de definir uma função de calibração para o papel filtro do tipo Whatman N° 42 com uma transição suave entre os altos e baixos níveis de sucções é avaliada neste estudo. Esta função é obtida a partir de funções de calibração já publicadas e avaliadas neste trabalho (i. e., pseudoamostras ou pontos artificiais). A ideia é de representar o melhor ajuste existente a partir de sete funções de calibração já publicadas para o papel filtro Whatman N° 42 (Fawcett e Collis-George, 1967; Hamblin, 1981; Chandler e Gutierrez, 1986; Chandler et al., 1992b; Crilly e Chandler, 1993; Leong et al., 2002; ASTM D5298-03). A variabilidade da calibração sugerida em relação às sete calibrações publicadas é quantificada com a utilização de ferramentas estatísticas. Comparações entre os valores de sucção obtidos pelo MPF utilizando a calibração sugerida neste trabalho e os resultados obtidos com outras técnicas utilizadas para medir ou controlar sucções em diferentes solos não saturados (Fleureau et al., 2002; Soto, 2004 e Haghighi, 2011) mostram que o MPF aliado a um ajuste de uma curva de calibração pode apresentar resultados satisfatórios.
Soil suction in unsaturated soils (SNS) is one of the main variables involved in the study of the hydro-mechanical behavior of these soils. There are various techniques for determining the SNS suction, and the filter paper method (MPF) is probably one of the simplest method available to estimate a wide variation in suction in unsaturated soils (30 kPa-30000 kPa). The MPF is basically the action of put the filter paper in contact, direct or indirect, with unsaturated soil sample in a closed environment, until they reach the pressure equilibrium. Equilibrium is achieved when the fluid flow ceases (matric suction) or the vapour flow ceases (suction total). Once the pressure equilibrium is reached, the suction of the soil will be the same as filter paper, and with the known relationship between the gravimetric moisture content and suction filter paper is possible to estimate the suction of the soil. This relationship is called calibration curve of the filter paper and defines the water retention curve of the filter paper. Several calibrations to the filter paper have been published in the literature and there is a significant discrepancy between them. Many of the calibrations are called bilinear (ie, two different linear equations) with an inflection point occurring between 60 kPa and 120 kPa (corresponding gravimetric moisture content values between 40 and 50%). The possibility to define a calibration curve for the filter paper Whatman No. 42 using artificial samples is evaluated in this study. The idea is to represent the best fit existing from seven previously published calibration curves the filter paper Whatman No. 42 (Fawcett and Collis-George, 1967; Hamblin, 1981; Chandler and Gutierrez, 1986; Chandler et al. 1992b; Crilly e Chandler, 1993; Leong et al., 1992; ASTM D5298-03). The variability of the calibration suggested in relation with the published seven calibrations is quantified using statistical tools. The experimental evaluation of the calibration suggested in this work, carried out by comparing the values obtained by the suction MPF and calibration suggested and results obtained with other techniques used to measure or control suction in different unsaturated soils (Fleureau et al., 2002; Soto, 2004 and Haghighi, 2011) shows that MPF with appropriate calibration curve may give satisfactory results.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/3955
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