Tuz stresinin ozmolitler (uyumlu çözünenler) üzerine etkisi

A tensão de cisalhamento é a resistência interna do solo à ação de forças externas e é função da coesão entre as partículas do solo e da fricção intergranular (GRAF; FREI; BOLL, 2009). A força de cisalhamento do solo é geralmente definida pela equação de Mohr - Coulomb que é composta por uma componente coesiva, bem como por uma de atrito (MCKYES, 1985).

� = + � tan � (1)

A componente coesiva (coesão do solo) representa a resistência das partículas do solo durante o deslocamento, devido à atração intermolecular e a tensão superficial da água retida e depende do tamanho das partículas de argila, tipo de minerais de argila, ligação de valência entre partículas, teor de umidade e a proporção de argila. O atrito (ângulo de atrito interno do solo) depende da densidade do solo, textura e umidade, bem como da distribuição de tamanho de partículas e forma (JAIN; JAIN; BHADAURIA, 2010). É importante destacar que a formulação descrita pela eq.1 considera o solo como sendo um corpo rígido - plástico, seguindo as leis de atrito e coesão de Coulomb. Além disso, para que o equacionamento seja válido as partículas do solo também devem, simultaneamente, seguir as descrições

de equilíbrio de força de Mohr. Isto é atendido se os planos de tensão não estiverem submetidos a acelerações durante o processo de falha do solo, o que somente ocorre em velocidades constantes (MCKYES, 1985).

Outra importante propriedade mecânica do solo, que influencia a falha do solo, é a adesão, que é a força resultante da atração entre as partículas de solo e a superfície da ferramenta (metal) e, deste modo, é caracterizada por duas componentes, a adesão do solo e o ângulo de atrito solo - ferramenta (PLASSE; RAGHAVAN; MCKYES, 1985). A eq.2 descreve esta relação. Os mesmos autores afirmam que a coesão e a adesão do solo são os principais contribuintes para a força de arraste da haste e são muito dependentes do estado de umidade do solo.

� = + � tan (2)

O ângulo de atrito solo - ferramenta é geralmente inferior ao ângulo de atrito interno do solo, assim como a adesão em relação à coesão. A experiência prática aponta proporções para na faixa de 1/2 a 7/8 de _{�, no caso das superfícies} metálicas, e próximas a 7/8, no caso do concreto (MCKYES, 1985).

Outro efeito importante nas forças do solo refere-se à ação da velocidade, a qual pode elevar consideravelmente a força de arraste requerida pela haste. Essa elevação pode ocorrer devido a dois mecanismos, a necessidade de continuamente acelerar novas porções de solo devido ao movimento da ferramenta, e a alteração na resistência do solo ao cisalhamento devido às altas taxas de cisalhamento. Segundo os mesmos autores, a experiência mostra que em solos puramente friccionais a influência da velocidade não é muito grande. Nestes solos, o efeito mais importante com o aumento da velocidade são as forças inerciais envolvidas na aceleração da massa de solo. Por outro lado, em solos argilosos, podem ser observadas marcantes variações na resistência ao cisalhamento com o aumento da velocidade, sendo que esta variação supera quase que completamente o efeito inercial (MCKYES, 1985).

Em relação ao comportamento dinâmico instantâneo do solo, Jayasuriya e Salokhe (2001) identificaram quatro mecanismos de falha que descrevem os principais tipos de solo e são definidos pela mudança da sua faixa de umidade. Eles concluíram que os limites de consistência (limites de Atterberg) mostram divisões claras entre os quatro diferentes mecanismos de falha em solos ficcional - coesivos e coesivos. Quando o teor de umidade se eleva da condição seca para uma próxima

ao limite plástico, o mecanismo de falha por fratura predomina, apresentando uma variação cíclica nas curvas força - tempo para estes tipos de solo. Os autores concluem que as forças de arraste da ferramenta e o mecanismo de falha do solo estão relacionados com o teor de umidade nos solos friccionais - coesivos a coesivos.

No que se refere ao estudo das foças envolvidas no processo de cisalhamento do solo durante uma operação de cultivo, um dos primeiros trabalhos foi escrito por Hettiaratchi; Witney e Reece (1966), e envolvia a modelagem analítica para problemas de pressão de terra em mecânica dos solos. Neste trabalho é apresentada uma equação aditiva (eq.3) conhecida como equação universal do movimento de terra, obtida a partir de análise dimensional, com a proposta de proporcionar uma solução para boa parte dos problemas de pressão passiva bidimensional.

� = � ��+ � + � + � �� (3)

Na eq.3 os quatro termos representam as componentes gravitacional, coesiva, adesiva e de sobrecarga (carga normal de compactação aplicada sobre a superfície). Os autores explicam que a equação é rigorosamente válida quando os adimensionais _��, _{� , � e ��} são independentes dos parâmetros principais , , e _{�, o que não acontece para qualquer geometria de interface, e em geral, o seu uso} pode carregar certo grau de erro.

Outro ponto importante é que a solução bidimensional só é valida para ferramentas muito largas na qual a mobilização lateral do solo é muito pequena se comparada com a mobilização à frente, podendo ser desprezada. Hettiaratchi e Reece (1967) explicam que a maioria dos problemas práticos representa situações tridimensionais. Este é o caso das ferramentas estreitas, como as hastes sulcadoras, no qual a mobilização lateral representa a maior parte da mobilização do solo provocada pela ferramenta (GODWIN; SPOOR, 1977; MCKYES; ALI, 1977).

O estudo da solução tridimensional realizado por Hettiaratchi e Reece (1967) faz uma abordagem semiempírica tomando por base a equação bidimensional e acrescentando o efeito das laterais utilizando geometrias propostas a partir de estudos em caixa de solo com paredes de vidro e com areia, para descrever a mobilização lateral do solo.

Os estudos de Godwin e Spoor (1977) seguem a mesma base semiempírica e também realizam experimentos em caixas de solo com paredes de vidro acrescentando o estudo da mobilização da areia a partir da visão sob o plano horizontal e assim propuseram uma nova geometria tridimensional para a mobilização superficial de solo promovida pela ferramenta, a qual será vista a seguir.