Abstract The use of problem-based and project-based learning is beneficial. The teaching-learning process requires the development of a critical, objective, and rational mind. This paper analyzes methodological experiments from the teaching-learning process carried out in the geotechnical area of the civil engineering program at three universities in the state of Pernambuco, Brazil, for more than 40 years. Three integrated experiments are presented. In the first experiment, undergraduate students in geotechnical engineering courses interacted with companies operating in the area, conducting laboratory and field tests and geotechnical instrumentation. The second experiment integrated students and teachers from different areas of the civil engineering program around a multidisciplinary project, while the third brought together undergraduate and graduate (master and doctoral) student research activities into a single project that extends from the development and construction of geotechnical equipment and applications of new soil improvement techniques to land use planning and occupation. This study shows the use of teaching-learning experiences carried out in geotechnical engineering, contributing to the development of technical skills and professional competencies of civil engineers. It contributed to the advancement of knowledge in the development of new equipment, soil improvement, testing techniques and in the use, planning and occupation of soils. The interaction between the university, society and government institutions in problem solving also contributed.

ABSTRACT The presence of desiccation cracks in the soil alters its hydromechanical behavior, increasing the soil's water infiltration capacity, mobilizing the potential for expansion. This may affect the performance of the structural elements of the construction. This study aimed to evaluate the mechanics of expansion, contraction and cracking of the expansive soil of Paulista - Pernambuco, Brazil, through field trials, subject to wetting cycles and drying. The studied soil is a sandy silty clay of high compressibility with medium to very high expansion potential. The process of formation and propagation of cracks was analyzed using digital images and the monitoring of samples subjected to drying and wetting cycles. The indices of crack geometry increased with the advancement of desiccation but did not stabilize. During the wetting period, they tend to close. The pattern of cracks in the tests varied according to the presence or absence of vegetation. It was concluded that the vegetation cover has a significant influence on the standardization and the crack formation and propagation process.

ABSTRACT Expansive clay soils are a problem for agriculture and engineering because they are susceptible to change in volume due to seasonal variation in water content and temperature. One of its morphological properties is slickensides, which result from the ability to contract and crack when dry and expand by wetting. The objective of this study was to evaluate the processes of expansion and formation and propagation of cracks due to the change in water content over time. The expansion process was evaluated through simple edometric tests with different external stress values applied to undisturbed soil samples. To evaluate the shrinking process, a device was developed to monitor the process of crack propagation. The mechanisms through which cracks begin and develop were studied using molded soil samples at the liquidity limit and at 1.25 times the liquidity limit with a drying and wetting cycle. Crack initiation conditions and development of geometric crack indices were measured with the water content and drying time. The soil presented medium to high expansion that depends on the overburden and suction applied, and the swelling stress was found to increase as suction increases. The changes in volume due to wetting and the propagation of cracks due to drying developed in three stages: initial, primary, and secondary. In the initial stage, few cracks or swelling occur with gradual variation in water content. As the water content approaches the limit of soil contraction (in the drying process) or the limit of soil saturation (in the wetting process), cracks and expansion developed slowly and approach a secondary stage. In the primary stage, cracks and expansion occurred rapidly with drying or wetting, respectively. Drying and wetting cycles showed similar crack patterns with the appearance of new micro-cracks during each new drying cycle.

RESUMO Diante de uma produção cada vez mais evidente dos resíduos sólidos resultantes das ações humanas, tais como os Resíduos da Construção e Demolição (RCD), destinar adequadamente estes materiais tem ganho importância no cenário atual, pois quando dispostos irregularmente atuam de forma degradante sobre o meio ambiente e contribuem com a proliferação de vetores de doenças. Sob outra perspectiva, os problemas enfrentados pela Construção Civil na busca por áreas cujos solos apresentem propriedades favoráveis para utilização em obras de engenharia, têm incentivado o melhoramento dos solos com características insatisfatórias. Sendo assim, este artigo tem por objetivo analisar a influência de agregados miúdos reciclados de RCD nas propriedades hidromecânicas de um solo areno-argiloso, em diferentes teores de substituição (10, 20 e 30%). Para tanto, os materiais utilizados foram submetidos a ensaios laboratoriais de caracterização física de solos, compactação na energia Proctor normal, caracterização microestrutural, cisalhamento direto e permeabilidade das amostras compactadas na condição ótima de compactação. Os resultados obtidos mostram que para o solo utilizado, a adição de agregado reciclado de RCD reduz as suas frações finas e a plasticidade, pouco interfere na massa específica dos grãos, diminui em até 2% a umidade ótima, com uma baixa variação do peso específico aparente seco, e mantêm a faixa de valores dos parâmetros de resistência, todavia se verifica um acréscimo no coeficiente hidráulico do solo em mais de 13 vezes. As diferenças de comportamento hidráulico podem ser explicadas por mudanças observadas na microestrutura das amostras.

ABSTRACT As the production of solid waste resulting from human actions, such as Construction and Demolition Waste (CDW), has continually increased, proper disposal of these materials has become critically important, because when improperly disposed, they degrade the environment and contribute to the proliferation of disease vectors. The construction industry has also faced difficulties in searching for areas with soils suitable for use in engineering projects, leading to efforts to improve soils having unsatisfactory characteristics. This study aims to analyze the influence of recycled CDW aggregates on the hydromechanical properties of clay-sand soil at different substitution levels (10, 20, and 30%). To achieve this, the materials used were submitted to a variety of laboratory tests: physical characterization, normal Proctor energy compaction, microstructural characterization, direct shear, and permeability of the compacted samples under optimum compaction conditions. The results show that for the soil used, the addition of recycled CDW aggregate reduces its fine fractions and plasticity, interferes minimally in the real specific weight, decreases the optimal humidity by up to 2%, with a low variation of the apparent dry specific weight, keeps within the range of values for the resistance parameters, and increase in the hydraulic coefficient of the soil by more than 13 times. The differences in hydraulic behavior can be explained by observed changes in the microstructure of the samples.

RESUMO Solos colapsíveis são solos não saturados que experimentam um rearranjo radical de partículas e grande redução de volume quando inundados, com ou sem aplicação carga adicional. Esses solos apresentam sérios problemas para a Engenharia Geotécnica quando há mudança da umidade, causando deformações adicionais aos solos. A análise do seu comportamento passa a ser uma etapa essencial para o sucesso do projeto de engenharia. Ensaios edométricos simples e duplos, com sucção controlada e a utilização do Expansocolapsômetro têm sido bastante utilizadas para analisar a variação de volume dos solos colapsíveis devido à mudança de umidade, pois permitem avaliar o comportamento dos solos colapsíveis de modo que simulem as condições a que o solo será submetido. O artigo tem por objetivo avaliar o módulo de elasticidade em campo de um solo colapsível de um conjunto Residencial em Petrolina-PE, com e sem a inundação prévia. Foi utilizado em campo o Light Weight Deflectometer - LWD que se trata de um equipamento moderno que aplicação carga dinâmica em uma placa ao solo e permite medir as deflexões e quantifica o módulo de elasticidade. A caracterização física do solo foi realizada em laboratório. O resultado apresentou um solo preponderantemente arenoso, com um módulo de elasticidade que varia de 46,3 a 79,2 MPa e a inundação causa uma redução de 88%. Além disso, verificou-se que o aumento da umidade associada à aplicação da carga dinâmica causa uma redução de sua rigidez, ocorrendo uma diminuição do módulo de elasticidade e, consequentemente, um aumento da deflexão. A partir dos resultados do LWD, estabeleceu-se um critério de identificação de solo colapsível através do coeficiente KLWD, atestando que o solo de Petrolina apresenta suscetibilidade ao colapso: alto para KLWD > 4,2, baixo para KLWD < 2,8 e médio para KLWD entre 2,8 e 4,2.

ABSTRACT Collapsible soils are unsaturated soils that undergo radical rearrangement of particles and great reduction of volume when wetting, with or without additional load application. These soils present serious problems for Geotechnical Engineering when there is a change of water content, causing additional deformations to the soils. The analysis of their behavior becomes an essential step for the success of an engineering project. Single and double edometric tests with controlled suction and the use of the Expanso-colapsometer were widely used to analyze the volume variation of the collapsible soils due to the change of water content , since they allow to evaluate the behavior of the collapsible soils in a way that simulate the conditions to which the soil will be submitted. The objective of this paper is to evaluate the elastic modulus in field of a collapsible soil of a residential complex in Petrolina-PE, with and without previous wetting. It was used in the field the Light Weight Deflectometer - LWD that is modern equipment that application load dynamic in a plate to the ground and allows measuring the deflections and quantifies the modulus of elasticity. The physical characterization of the soil was performed in the laboratory. The result showed a predominantly sandy soil with a modulus of elasticity ranging from 46.3 to 79.2 MPa and the wetting causes a reduction of 88%. In addition, it was found that the increase of moisture associated with the application of the dynamic load causes a reduction of its stiffness, occurring a decrease of the modulus of elasticity and, consequently, an increase of the deflection. From the results of the LWD, a criterion of identification of collapsible soil was established through the KLWD coefficient, attesting that Petrolina’s soil presents the following susceptibility to collapse: high for KLWD> 4.2, low for KLWD <2.8 and medium For KLWD between 2.8 and 4.2.

RESUMO A variação de volume dos solos expansivos devido à mudança de umidade causa danos socioeconômicos e ambientais para as obras de engenharia geotécnica. Dois requisitos básicos são necessários para que um solo apresente expansividade, um intrínseco e outro extrínseco. O primeiro está relacionado com a composição mineralógica, textura e estrutura do solo e o segundo com o comportamento do clima, o volume e o movimento das águas subterrâneas, a vegetação e a ocupação antrópica. A adição da cal ao solo expansivo melhora as propriedades geotécnicas da mistura. A cal tem interações físico-químicas com o solo expansivo capazes de estabilizar a variação de volume. Várias edificações em construção no Estado de Pernambuco encontram-se localizadas em áreas de ocorrência de solos expansivos. O efeito do tratamento da cal nas propriedades do solo expansivo de Paulista foi investigado, comparando-se o comportamento do solo natural e do solo misturado com a cal nas proporções, em peso, de 3%, 5% e 7%. Foram realizados ensaios de caracterização física, química e mineralógia (por termogravimetria (TG) e difratometria de raio-X), expansão livre e tensão de expansão. O solo natural apresentou alta expansividade. A tensão de expansão foi influenciada pela trajetória de tensão seguida durante o ensaio. A adição de cal ao solo causou uma agregação ou floculação das partículas e uma redução no índice de plasticidade. A adição de 5% de cal hidratada ao solo de Paulista estabilizou quanto a expansão livre e tensão de expansão.

ABSTRACT The volume variation of the expansive soils due to the change of water content causes socioeconomic and environmental damage to geotechnical engineering works. Two basic requirements are needed for a soil to exhibit expansiveness, one intrinsic and the other extrinsic. The first is related to the soil mineralogical com- position, texture and structure and the second with the behavior of climate, the volume and the movement of groundwater, the vegetation and the anthropic occupation. The addition of lime to the expansive soil im- proves the geotechnical properties of the mixture. The lime has physical-chemical interactions with the ex- pansive soil capable of stabilizing the volume variation. Several buildings under construction in the State of Pernambuco are located in areas of occurrence of expansive soils. The effect of lime treatment on the proper- ties of Paulista expansive soil was investigated, comparing the behavior of natural soil and soil mixed with lime in the proportions of 3%, 5%, and 7% by weight. Physical, chemical and mineralogical characterization tests (by thermogravimetry (TG) and X-ray diffractometry), free expansion and expansion stress were carried out. The natural soil presented high expansiveness. The determination of the expansion voltage was influ- enced by the voltage trajectory followed during the test. The addition of lime to the soil caused an aggrega- tion or flocculation of the particles and a reduction in the plasticity index. The addition of 5% of hydrated lime to the soil of Paulista stabilized in relation to the free expansion and the expansion tension.

RESUMO Solos colapsíveis apresentam comportamento hidromecânico diferenciado quando inundados. O artigo analisa a variação de volume, da resistência de ponta e do módulo de elasticidade de um solo colapsível de Petrolina-PE devido à inundação. O programa de investigação geotécnica desenvolvido em campo abrangeu: sondagens de simples reconhecimento; coleta de amostras indeformadas e deformadas; ensaios com penetrômetros estático e dinâmico DPL (Dynamic Petermeter Light); ensaios com o Light Weight Deflectometer - LWD e ensaios de colapsibilidade com o Expansocolapsômetro no solo natural e inundado. Em laboratório, foram realizados ensaios para a caracterização física, química, microestrutural e ensaios edométricos simples e duplos para avaliar a colapsibilidade do solo devido à inundação. Através dos estudos verificou-se que o solo é arenoso, verdadeiramente colapsível, tem uma estrutura com poros do tipo de empacotamento simples e apresenta colapso máximo na tensão de 160 kPa, obtido através do ensaio edométrico duplo. O colapso obtido em campo foi menor do que o obtido em laboratório e o tempo para ocorrer o colapso foi maior em campo. O módulo de elasticidade varia de 46,3 a 79,2 MPa e a inundação causa uma redução de 88% desses valores. A partir dos módulos de elasticidade obtidos com LWD estabeleceu-se um critério de suscetibilidade para solos colapsíveis por meio do coeficiente KLWD, sendo: alto para KLWD > 4,20, baixo para KLWD < 2,80 e médio para KLWD entre 2,80 e 4,20. Há boas correlações entre as deflexões obtidas com o LWD e os deslocamentos por golpes obtidos com o DPL, observando-se que quando a deflexão é baixa, o índice de penetração é baixo, demonstrando maior rigidez do solo.

ABSTRACT Collapsible soils have a different hydromechanical when inundated. The paper analyzes the variation of volume, the point resistance and modulus of elasticity of a collapsible soil Petrolina due to wetting. The geotechnical investigation program developed field covers: reconnaissance boring wih SPT; collect undisturbed samples and deformed; tests with penetrometers static e dynamic DPL (Dynamic Light Petermeter); trials with Light Weight Deflectometer - LWD and test collapsibility with Expansocolapsômetro in natural and flooded soil. In laboratory tests were performed to the physical, chemical, microstructural characteristics and standard and double edometric testes to evaluate the soil collapsibility due to wetting. The soil is truly collapsible, has a structure with pores of simple packaging type and has a maximum collapse in the 160 kPa pressure. The collapse field smaller than that obtained in the laboratory and the time for the collapse process occurs is greater in the field. The results show that the elasticity modulus varies from 46.3 to 79.2 MPa and flooding causes a 88% these values. Since the modulus of elasticity obtained from LWD established a susceptibility criterion for collapsible soils thorough KLWD coefficient: high to KLWD> 4.20, low to KLWD <2.80 and average for KLWD between 2.80 and 4.20. There is good correlation between the deflection obtained with the LWD and displacements by blow obtained from the DPL, observing that when the deflection is low, the penetration rate is low, demonstrating greater stiffness of the soil.

RESUMO Argilas expansivas são consideradas como depósitos problemáticos para obras de infraestrutura porque podem causar danos socioeconômicos e ambientais, uma vez que são susceptíveis à mudança de volume devido à variação sazonal da umidade e temperatura. A estabilização da argila expansiva é de interesse para qualquer edificação. As técnicas de estabilização podem ser mecânicas ou químicas. A cal é um agente estabilizante. Ensaios de laboratório foram realizados com o objetivo de analisar o efeito da interação da cal com um solo expansivo de Ipojuca/PE, quando é adicionado cal nas proporções de 1% a 11% em peso seco. Foram investigadas as características físicas, químicas, mineralógicas, a expansão livre e a tensão de expansão do solo natural e na mistura solo-cal. Os resultados indicam que o solo tem alta expansividade, podendo causar danos às edificações levando à demolição, principalmente as de pequeno porte. A adição de cal ao solo causou uma agregação ou floculação das partículas originais e a redução no índice de plasticidade. O percentual de 11% de cal hidratada reduziu a expansão livre e tensão de expansão a valores nulos. Isto é atribuído à capacidade de cimentação do solo tratado com a cal que reduz a tendência de absorção de água das argilas saturadas com cálcio.

ABSTRACT Expansive clays are problematic deposits for infrastructure projects because they can cause socio-economic and environmental damage, since they are susceptible to change in volume due to seasonal variation in humidity and temperature. The stabilization of expansive clay is of interest to any construction. The stabilization techniques may be mechanical or chemical. Hydrated lime is a stabilizing agent. Laboratory tests were conducted in order to analyze the effect of the interaction of hydrated lime with expansive soils of Ipojuca County / PE, when hydrated lime was added to it in proportions of 1% to 11% by dry weight. The physical, chemical and mineralogical characterizations were performed as well as the free swell and the expansion stress of natural soil and soil-lime mixture. The results indicate that the soil has high expansiveness and may cause damage to buildings leading to demolition, especially the smaller ones. The addition of hydrated lime to the soil caused an original aggregation or flocculation of particles and the decrease in plasticity index. The percentage of 11% of hydrated lime added to the expansive soil reduced the free swell and expansion stress to null values. This is attributed to the cementing capacity of the soil treated with lime which reduces the tendency of water absorption by the calcium saturated clay.

Um dos principais problemas enfrentados pela humanidade é a poluição causada por resíduos gerados na fabricação e utilização de bens, entre eles o lodo de esgoto. Entre as diversas alternativas para a disposição do lodo de esgoto tratado, a utilização agrícola apresenta-se como promissora. Este trabalho teve como objetivo avaliar a condutividade hidráulica e a interação de um solo de textura arenossiltoso, classificado como Espodossolo, proveniente da Estação Experimental de Itapirema/IPA, município de Goiana/PE, misturado com lodo de esgoto coletado da ETE Mangueira, Recife/PE, nas doses equivalentes a 25, 50 e 75 Mg ha-1. Foram realizados ensaios de caracterizações físicas, químicas, microestruturais e da condutividade hidráulica do solo natural saturado e nas misturas solo-lodo quando percolado por água. Após a análise estatística dos dados, percebeu-se que a presença de lodo de esgoto nos solos provoca acréscimo na fração menor que 0,005 mm, diminuição no peso específico real, variação na umidade ótima de 11,60 a 12,90 % e do peso específico aparente de amostra seca entre 17,10 e 17,50 kN m-3. Na mistura solo-lodo houve o revestimento dos grãos de quartzo pelo lodo e preenchimento dos macroporos do solo deixados entre os grãos. Houve modificações nas características químicas do solo e do efluente com o acréscimo de lodo ao solo e pequena diminuição da condutividade hidráulica. Observou-se nos lixiviados que, possivelmente, a acidez do solo influenciou no aumento das concentrações dos elementos encontrados, apresentando maiores teores nas doses de lodo de esgoto mais altas. Conclui-se que o grau de lixiviação de elementos químicos potencialmente tóxicos provenientes dos tratamentos com lodo de esgoto não causa danos ao meio ambiente.

One of the main problems faced by humanity is pollution caused by residues resulting from the production and use of goods, e.g, sewage sludge. Among the various alternatives for its disposal, the agricultural use seems promising. The purpose of this study was to evaluate the hydraulic conductivity and interaction of soil with sandy-silty texture, classified as Spodosols, from the Experimental Station Itapirema - IPA, in Goiana, state of Pernambuco, in mixtures with sewage sludge from the Mangueira Sewage Treatment Station, in the city of Recife, Pernambuco at rates of 25, 50 and 75 Mg ha-1. Tests were conducted to let water percolate the natural saturated soil and soil-sludge mixtures to characterize their physical, chemical, and microstructural properties as well as hydraulic conductivity. Statistical data analysis showed that the presence of sewage sludge in soils leads to an increase of the < 0.005 mm fraction, reduction in real specific weight and variation in optimum moisture content from 11.60 to 12.90 % and apparent specific dry weight from 17.10 and 17.50 kN m-3. In the sludge-soil mixture, the quartz grains were covered by sludge and filling of the empty soil macropores between grains. There were changes in the chemical characteristics of soil and effluent due to sewage sludge addition and a small decrease in hydraulic conductivity. The results indicate the possibility that soil acidity influenced the concentrations of the elements found in the leachate, showing higher levels at higher sludge doses. It can be concluded that the leaching degree of potentially toxic elements from the sewage sludge treatments does not harm the environment.

A instabilidade volumétrica de solos devido à mudança no teor de água é complexa e influenciada por vários fatores, entre os quais se incluem o tipo de solo, condicionantes climáticos e estados de tensão. Os Vertissolos estão entre os solos que experimentam mudança de volume, sendo uma de suas principais características morfológicas os slickensides, resultantes da sua capacidade de se contrair e fissurar com o ressecamento e se expandir com o umedecimento. Os solos que variam de volume, quando inundados por água, demandam cuidado extra, independentemente do uso que se quer dar a eles: agropecuário, para obra de engenharia ou ambos. O objetivo deste trabalho foi avaliar, por meio de ensaios edométricos simples e duplos com diferentes valores de umidade inicial e tensões externas aplicadas, a variação do volume e da tensão de expansão do solo, devido à mudança do teor de água, em um Vertissolo coletado no município de Petrolândia-PE. A tensão de expansão foi avaliada por seis métodos distintos. Os resultados mostram que a expansão, contração ou colapso do solo dependem do teor de umidade inicial e da tensão externa aplicada. A tensão de expansão é influenciada pelo caminho de tensão aplicado. As variações de volume, com o tempo, devido ao processo de mudança de umidade do solo, podem ser de expansão, expansão e colapso e só de colapso ou contração. Conclui-se que a variação de volume, devido à variação do teor de água, está associada à condição inicial em que se encontra o solo e àquela a que será submetido.

The volumetric instability of soils due to changes in the water content is complex and is influenced by several factors, such as soil type, climate conditions and tension state. Vertissols are soils that undergo variations in volume. One of their most important morphological features are slickensides that reflect contraction and fissuring during the drying process, and swelling during wetting. Soils that vary in volume when flooded require special care regardless of their use for agriculture, construction or both. The objective of this study was to evaluate, through both conventional edometric tests and suction-controlled tests, with different initial moisture and externally applied tension, the changes in volume and expansion tension of the soil, due to variations in the water content of a Vertisol from Petrolândia-PE. The expansion tension was measured by six methods. Results showed that soil expansion, contraction or collapse depend on the initial moisture and external tension. The expansion tension is influenced by the tension path. The volume variations with time when the soil is drying could be due to expansion, expansion and collapse and only collapse or contraction. It was concluded that the volume changes due to the water content variation are associated to the soil initial conditions and those that the soil is expected to undergo in the future.