journal article·2023-01-02

Analysis of the unsaturated behaviour of compacted lateritic fine-grained tropical soils for use in transport infrastructure

Mayssa Alves da Silva Sousa, Roberto Quental Coutinho, Laura Maria Goretti da Motta

Publisher page

Abstract

This article evaluates the unsaturated behaviour of fine-grained tropical soils for application in transport infrastructure. An extensive experimental campaign was conducted covering physical, chemical, mineralogical and mechanical tests. Simulations of a pavement structure were carried out applying the new Brazilian pavement design method (MeDiNa). The results showed highly weathered soils, with classification ranging from A-4 to A-7-6 (TRB), SC, SM, ML and CL (USCS), but of the same class MCT (LA’ – lateritic sandy soils), bimodal SWCC and excellent resilient modulus (394–680 MPa). The compaction directly influenced its unsaturated behaviour. The soils were proved to be suitable for use in the pavement with high traffic, thus enabiling the exploitation of the local materials and reducing costs with transport and acquiring scarce granular materials. Polynomial and linear regression equations were proposed to predict the MR as a function of confining and deviation stresses acting in the subgrade and sub-base layers.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Geotechnical Engineering and Soil Stabilization · Geotechnical and construction materials studies · Soil and Unsaturated Flow

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Civil Engineering Department, Federal University of Pernambuco, Recife, Brazil

Civil Engineering Department, Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil

Funding

Foundation for Science and Technology of Pernambuco · FACEPE

References (80)

Show source-provided references
1. Alheiros, M. M. (1998).Riscos de escorregamentos na Região Metropolitana do Recife[PhD thesis]. Federal University of Pernambuco (UFPE). [In Portuguese].
2. 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.000055510.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0000555 ↗
3. ARA, Inc., ERES Consultants Division. (2004).Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement structures(Final report, NCHRP Project 1-37A). Transportation Research Board of the National Academies. Retrieved September 10, 2014, from www.trb.org/mepdg
4. ASTM D5298 – 16 · 2016
5. 10.1007/s10706-013-9674-y10.1007/s10706-013-9674-y ↗
6. 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.000233210.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002332 ↗
7. Bernucci, L. B. (1995).Considerações sobre o dimensionamento de pavimentos utilizando solos lateríticos para rodovias de baixo volume de tráfego[PhD thesis]. Polytechnic School of the University of São Paulo Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – (USP). [In Portuguese]. https://doi.org/10.11606/T.3.2017.tde-07042017-10195510.11606/T.3.2017.tde-07042017-101955 ↗
8. Boszczowski, R. B. & Ligocki, L. P. (2012). Chapter 8: Características Geotécnicas dos solos residuais de Curitiba e RMC. InTwin Cities – Solos das Regiões Metropolitanas de São Paulo e Curitiba. D’Livros. ISBN:978-85-86438-40-0. [In Portuguese].
9. Brazetti, R. (1998).Considerações sobre a influência de distintos aditivos orgânicos nas características micromorfológicas, mineralógicas, físicas, mecânicas e hidráulicas de um solo laterítico[PhD thesis]. University of Sao Paulo (USP). [In Portuguese]. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.1707.3685
10. Brooks R. H. · 1964
11. Camapum de Carvalho, J., Barbosa, M. C., Mendonça, R. M. G., Farias, W. M. & Cardoso, F. B. F. (2015). Chapter 3: Propriedades químicas, mineralógicas e estruturais de solos naturais e compactados. InSolos não saturados no contexto geotécnico(pp. 39–78). Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica – ABMS. [In Portuguese].
12. 10.1016/j.trgeo.2015.10.00410.1016/j.trgeo.2015.10.004 ↗
13. 10.1080/14680629.2011.969526310.1080/14680629.2011.9695263 ↗
14. Castro, F. D. O. (1995).Contribuição ao conhecimento e à determinação da reatividade de Solos sesquioxídicos utilizando o hidróxido de cálcio: aplicação ao processo de geopolimerização (estabilização)[PhD thesis] Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ). [In Portuguese]. http://www.coc.ufrj.br/pt/component/docman/?task=doc_download&gid=592&Itemid=
15. 10.3141/1874-1810.3141/1874-18 ↗
16. 10.1680/icien.1992.1877110.1680/icien.1992.18771 ↗
17. 10.1155/2020/736748410.1155/2020/7367484 ↗
18. 10.15446/esrj.v22n2.6564010.15446/esrj.v22n2.65640 ↗
19. Costa, J. H. & Motta, L. M. G. (2007). Caracterização Geotécnica dos solos finos, do litoral do Estado de Sergipe, visando aplicação em pavimentos de rodovias de baixo volume de tráfego.Revista Pavimentação, 45–57, ano II. [In Portuguese].
20. 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.000205210.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002052 ↗
21. Coutinho R. Q. · 2021
22. Das B. M. · 2008
23. Delgado, A. K. C. (2007).Estudo do Comportamento Mecânico de solos tropicais característicos do Distrito Federal para uso na Pavimentação Rodoviária[PhD thesis]. University of Brasilia (UnB). [In Portuguese]. http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/2888
24. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes · 2006
25. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. (2018). DNIT 134/2018-ME.Pavimentação – Solos – Determinação do módulo de resiliência – Método de ensaio. Brasil. [In Portuguese].
26. Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes. (2020, October 7). MeDiNa. Updated 1/6/2021. Retrieved January 13, 2021, from https://www.gov.br/dnit/pt-br/assuntos/planejamento-e-pesquisa/ipr/medina. [In Portuguese].
27. 10.1007/s11440-014-0341-010.1007/s11440-014-0341-0 ↗
28. 10.1029/93WR0267610.1029/93WR02676 ↗
29. Embrapa, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. (2017).Manual de métodos de análise do solo. 3ª ed. 573 p. [In Portuguese].
30. FAO. (2015). Food and Agriculture Organization of United Nation.World reference base for soil resources, 193 pp. World Soil Resources Reports.
31. Farias, W. M. (2012).Processos Evolutivos de Intemperismo Químico e Sua Ação no Comportamento Hidromecânico de Solos do Planalto Central[PhD thesis] University of Brasilia (UnB). [In Portuguese]. 263 p. https://repositorio.unb.br/handle/10482/11902
32. Feuerharmel C. · Geotechnical Testing Journal · 2006 · 29 · 41910.1520/GTJ14004 ↗
33. 10.1139/T10-06010.1139/T10-060 ↗
34. 10.1139/t94-06110.1139/t94-061 ↗
35. 10.1016/j.enggeo.2020.10558010.1016/j.enggeo.2020.105580 ↗
36. 10.1680/geot.2005.55.3.20110.1680/geot.2005.55.3.201 ↗
37. Gidigasu M. D. · 1976
38. 10.1061/(ASCE)1090-0241(2004)130:2(209)10.1061/(ASCE)1090-0241(2004)130:2(209) ↗
39. Guimarães, A. C. R. (2009).Um Método Mecanístico Empírico para Previsão da Deformação Permanente em Solos Tropicais Constituintes de Pavimentos[PhD thesis]. Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ). [In Portuguese]. http://www.coc.ufrj.br/pt/component/docman/?task=doc_download&gid=989&Itemid=
40. 10.1080/14680629.2018.147328310.1080/14680629.2018.1473283 ↗
41. Han, Z. & Vanapalli, S. K. (2013).Comparison between three different models for predicting the variation of the resilient modulus of subgrade soils with respect to soil suction. Geomontréal, 2013. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.4686.4405
42. 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.000063110.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0000631 ↗
43. Heidemann, M., Bressani, L. A., Gehling, W. Y. Y., Flores, J. A. A. & Porto, M. S. (2016).Influence of structure in the soil-water characteristic curves of two residual soils of granite. 3rd European Conference on Unsaturated Soils – E-UNSAT 2016. https://doi.org/10.1051/e3sconf/2016091100210.1051/e3sconf/20160911002 ↗
44. Hicks, R. G. & Monismith, C. L. (1970).Factors influencing the resilient properties of granular materials. Thesis submitted to the University of California. Retrieved November 30, 2020, from http://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/hrr/1971/345/345-002.pdf
45. 10.1051/matecconf/20213370301310.1051/matecconf/202133703013 ↗
46. 10.1080/10298436.2016.119987710.1080/10298436.2016.1199877 ↗
47. 10.1029/96WR0177610.1029/96WR01776 ↗
48. 10.1007/s10706-018-0550-710.1007/s10706-018-0550-7 ↗
49. Lambe T. W. · 1979
50. Lepsch I. F. · 2011
51. Lima C. D. · Journal of Testing and Evaluation · 2020
52. Marangon, M. (2004).Proposição de Estruturas Típicas de Pavimentos para Região de Minas Gerais Utilizando Solos Lateríticos Locais a Partir da Pedologia, Classificação MCT e Resiliência[PhD thesis]. Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ). [In Portuguese]. http://www.coc.ufrj.br/pt/component/docman/?task=doc_download&gid=754&Itemid=
53. Marangon, M. & Motta, L. M. G. (2006, August 27–31).Valores Típicos para Módulos de Resiliência de Solos Lateríticos Argilosos da Zona da Mata de Minas Gerais. XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica – COBRAMSEG, Curitiba, PR [In Portuguese].
54. Medina, J. & Motta, L. M. G. (2015).Mecânica dos Pavimentos. 2nd ed. Editora Interciência. [In Portuguese].
55. 10.1007/s10706-012-9545-y10.1007/s10706-012-9545-y ↗
56. 10.1139/T09-03910.1139/T09-039 ↗
57. 10.1007/BF0088173910.1007/BF00881739 ↗
58. Nogami J. S. · 1995
59. 10.1080/14680629.2019.168605210.1080/14680629.2019.1686052 ↗
60. Pezo R. F. · 1992
61. Pinto C. de S. · Curso básico de Mecânica dos Solos · 2006
62. Prezotti, L. C. (2013).Guia de interpretação de análise de solo e foliar. 104 p. Incaper: Espírito Santo [In Portuguese].
63. 10.1061/JPEODX.000024410.1061/JPEODX.0000244 ↗
64. 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.000171110.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001711 ↗
65. 10.1080/14680629.2015.102110710.1080/14680629.2015.1021107 ↗
66. 10.3141/2101-1010.3141/2101-10 ↗
67. 10.5194/hessd-4-407-200710.5194/hessd-4-407-2007 ↗
68. Sobral, L. F., Barreto; A, M. C. V., Silva, J. & Anjos, J. L. (2015).Guia prático para interpretação de resultados de análises de solos. Embrapa Tabuleiros Costeiros. [In Portuguese].
69. 10.17265/2159-5313/2016.09.00310.17265/2159-5313/2016.09.003 ↗
70. Sousa, M. A. S., Motta, L. M. G. & Coutinho, R. Q. (2021, November 8,10,12,16 & 18).Análise da aplicabilidade de solos tropicais finos em estruturas de pavimento flexível utilizando o novo Método de Dimensionamento Nacional (MeDiNa). In 35° Congresso de Pesquisa e Ensino em Transportes (ANPET). [In Portuguese].
71. Svenson M. · 1980
72. Takeda, M. C., Parreira; A, A. B., Gigante, C. & Motta, L. M. G. (2006, August 27–31).Estudo do comportamento mecânico de solos tropicais frente à variação de umidade pós-compactação. XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica – COBRAMSEG, Curitiba, PR. [In Portuguese].
73. 10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x ↗
74. Villibor D. F. · Revista Pavimentação · 2017 · 43 · 16
75. Villibor, D. F. & Nogami, J. S. (2009).Pavimentos econômicos: Tecnologia do uso dos solos finos lateríticos. Arte & Ciência.291 p. [In Portuguese].
76. Witczak M. W. · 1988
77. 10.1007/s12205-018-1703-110.1007/s12205-018-1703-1 ↗
78. 10.1080/14680629.2019.165175610.1080/14680629.2019.1651756 ↗
79. 10.1080/10298436.2019.164302210.1080/10298436.2019.1643022 ↗
80. 10.1007/s12205-020-1381-710.1007/s12205-020-1381-7 ↗