Modelação dos efeitos viscosos no comportamento de túneis em ...

3. COMPORTAMENTO DEPENDENTE DO TEMPO EM SOLOS
3.1 Introdução
O efeito do tempo nos processos de carregamento é uma característica de destaque em materiais
geomecânicos. Geralmente associados a solos argilosos, trabalhos recentes evidenciam também,
magnitudes importantes de deformações no tempo em solos arenosos (Liingaard et al., 2004). Em
termos de comportamento dependente do tempo em solos distinguem-se dois tipos: o primeiro devido
à interacção de água livre no esqueleto sólido, designado por fenómeno de consolidação de solos de
baixa permeabilidade, e o segundo devido às características eminentemente viscosas do solo. Os
fenómenos envolvidos no comportamento viscoso de solos são conhecidos como fluência, relaxação,
sensibilidade à taxa de deformação e compressão secundária (Adachi et al., 1996). Este capítulo
pretende focar-se na descrição e explanação dos fenómenos que integram o comportamento viscoso
de solos de forma mais exaustiva, recorrendo à análise de resultados de ensaios de laboratório
especialmente baseada nos conceitos de cedência e de estados críticos. O fenómeno de
consolidação de solos de baixa permeabilidade não será objecto de estudo neste trabalho.
As solicitações envolvidas no processo de construção de um túnel podem induzir efeitos diferidos no
tempo com reflexos ao nível da segurança estrutural da obra, podendo manifestar-se na estabilidade
da frente de escavação, nos esforços aplicados sobre os sistemas de suporte e nas deformações do
maciço envolvente, com possíveis reflexos nefastos sobre a superfície do terreno e sobre estruturas
vizinhas.
No caso dos túneis estes mecanismos distinguem-se, essencialmente, posteriormente à passagem
da frente de escavação, ou seja, em estado plano de deformação.
3.2 Manifestações dos efeitos diferidos no tempo
Para identificar a resposta dependente do tempo em solos, existem três tipos de ensaios que são
recorrentes: ensaios de fluência, ensaios de relaxação de tensões e ensaios a taxa de deformação
constante (constant rate of strain, CRS).
Fluência
Um ensaio de fluência (trajectória A-B) encontra-se ilustrado na Figura 3.1. Inicialmente uma amostra
de solo é submetida a um estado de tensão-deformação representado pelo ponto A e, a partir desse
momento, é iniciado um processo de fluência mantendo o estado de tensão constante ao longo do
tempo. À medida que o tempo avança, o estado de deformação evolui gradualmente para o ponto B,
exibindo o material comportamento de fluência.
Os resultados de um ensaio de fluência efectuado num aparelho triaxial podem ser representados
num diagrama deformação em função do tempo, como ilustrado na Figura 3.2. O processo pode ser
dividido em três fases: 1) fluência primária ou transitória; 2) fluência secundária ou estacionária; e 3)
21