Fundamentos de Mecânica dos solos

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2019
1a Edição
Fundamentos de mecânica 
dos solos
Profa. Narayana Saniele Massocco
Copyright © UNIASSELVI 2019
Elaboração:
Profa. Narayana Saniele Massocco
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri 
UNIASSELVI – Indaial.
Impresso por:
M419f
 Massocco, Narayana Saniele
 Fundamentos de mecânica dos solos. / Narayana Saniele Massocco. – 
Indaial: UNIASSELVI, 2019.
 205 p.; il.
 ISBN 978-85-515-0286-0
1. Mecânica do solo. - Brasil. II. Centro Universitário Leonardo Da Vinci.
CDD 624.151
III
apresentação
Olá, caro aluno de Engenharia da UNIASSELVI.
Bem-vindo a mais um módulo! Este livro refere-se ao curso de 
Fundamentos da Mecânica dos Solos. 
Você, aluno de Engenharia, que está acostumado a analisar os esforços 
de materiais como aço e concreto, cujas propriedades são relativamente bem 
ajustadas, terá que lidar com um material denominado solo e a rocha. 
Na construção civil, a Engenharia é bem definida quando escolhemos 
a estrutura que queremos construir, porém qual fundação utilizar? Isso 
dependerá do solo no qual aquela estrutura deverá ser apoiada. O tipo de 
solo determina a condição básica para as fundações. Em obras de terras, por 
exemplo, dependendo do tipo de constituição do perfil de solo, a mudança 
no projeto é bastante evidente, pois afeta diretamente a economia do 
empreendimento.
O estudo do comportamento do solo vem desde Coulomb (1773), 
Rankine (1856), Darcy (1856) e Terzaghi (1936). Estes verificaram a 
necessidade de estudar o comportamento dos solos quando as tensões são 
aplicadas, por exemplo, em fundações, e quando as tensões são aliviadas, no 
caso de escavações. Além disso, a Mecânica dos Solos estuda o escoamento 
da água no solo pelos seus vazios e isto constitui a Engenharia Geotécnica ou 
Engenharia de Solos.
A análise técnica do solo, ou seja, a Geotecnia, é fundamental para a 
nossa formação como engenheiros, pois não adianta sabermos construir um 
prédio se não temos noções do substrato geológico em que essa estrutura será 
apoiada. A partir disso, a proposta deste livro é mostrar os conceitos básicos 
de Mecânica dos Solos, explorar a origem e estruturas do solo, conhecer as 
relações entre as fases do solo, classificá-lo a partir de ensaios de granulometria 
e limites de consistência, estudar a influência da água no solo e, por fim, ter 
noções básicas de investigação do solo.
Para um melhor aprendizado, este curso divide-se em três unidades. 
A Unidade 1 contempla os conteúdos de origem e formação dos solos 
e sobre as estruturas dos solos e seus índices físicos. 
A Unidade 2 define a representatividade do solo em termos de 
granulometria, plasticidade e consistência e, por fim, a classificação do solo. 
IV
Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto 
para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há 
novidades em nosso material.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é 
o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um 
formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. 
O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova 
diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também 
contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.
Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, 
apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade 
de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. 
 
Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para 
apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto 
em questão. 
Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas 
institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa 
continuar seus estudos com um material de qualidade.
Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de 
Desempenho de Estudantes – ENADE. 
 
Bons estudos!
A Unidade 3 foca na condição de água nos solos, características básicas 
de percolação, finalizando com os passos de uma investigação do subsolo.
Bons estudos.
Profa. Narayana Saniele Massocco
NOTA
V
VI
VII
UNIDADE 1 – FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS ............................................................. 1
TÓPICO 1 – ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS ...................................................................... 3
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 3
2 TIPOS DE ROCHA ............................................................................................................................... 4
3 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA DOS SOLOS ................................................. 10
3.1 TAMANHO DAS PARTÍCULAS ................................................................................................... 10
3.2 CONSTITUIÇÃO MINERALÓGICA ............................................................................................ 13
3.3 ESTRUTURA SOLO-ÁGUA-AR .................................................................................................... 16
4 TIPOS DE SOLOS ................................................................................................................................ 17
4.1 SOLOS RESIDUAIS ......................................................................................................................... 18
4.2 SOLOS ORGÂNICOS ..................................................................................................................... 19
4.3 SOLOS PEDOGÊNICOS ................................................................................................................. 20
4.4 SOLOS SEDIMENTARES (TRANSPORTADOS) ........................................................................ 21
RESUMO DO TÓPICO 1........................................................................................................................ 22
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 23
TÓPICO 2 – ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS .................................................. 27
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................... 27
2 NATUREZA DAS PARTÍCULAS ..................................................................................................... 27
2.1 ESTRUTURAS EM SOLOS NÃO COESIVOS ............................................................................. 28
2.2 ESTRUTURAS EM SOLOS COESIVOS ........................................................................................ 32
3 SUPERFÍCIE ESPECÍFICA ................................................................................................................. 36
4 FORMA DAS PARTÍCULAS ............................................................................................................. 38
5 RELAÇÕES ENTRE AS FASES DOS SOLOS ................................................................................ 39
5.1 RELAÇÕES FÍSICAS ENTRE AS FASES DO SOLO ................................................................... 41
5.2 RELAÇÃO DAS FASES ENTRE VOLUMES .............................................................................. 42
5.3 RELAÇÕES DAS FASES ENTRE MASSAS E PESOS ................................................................. 43
6 ÍNDICES FÍSICOS: TEOR DE UMIDADE, MASSA ESPECÍFICA APARENTE E REAL,ÍNDICE DE VAZIOS, POROSIDADE, GRAU DE SATURAÇÃO ............................................. 44
6.1 UMIDADE ....................................................................................................................................... 44
6.2 ÍNDICE DE VAZIOS ........................................................................................................................ 45
6.3 POROSIDADE .................................................................................................................................. 45
6.4 GRAU DE SATURAÇÃO ................................................................................................................ 45
6.5 PESO ESPECÍFICO DO SÓLIDO ................................................................................................... 46
6.5.1 Peso específico da água .......................................................................................................... 46
6.5.2 Peso específico natural ........................................................................................................... 47
6.5.3 Peso específico aparente seco ................................................................................................ 47
6.5.4 Peso específico aparente saturado ........................................................................................ 47
6.5.5 Peso específico submerso ....................................................................................................... 47
6.5.6 Densidade relativa dos grãos (Gs)........................................................................................ 47
6.6 RELAÇÕES ENTRE ÍNDICES FÍSICOS ....................................................................................... 48
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................... 50
RESUMO DO TÓPICO 2........................................................................................................................ 52
AUTOATIVIDADE ................................................................................................................................. 53
sumário
VIII
UNIDADE 2 – O ESTADO E A CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS...............................................59
TÓPICO 1 – GRANULOMETRIA .....................................................................................................61
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................61
2 PREPARAÇÃO DA AMOSTRA .....................................................................................................61
2.1 PENEIRAMENTO GROSSO .......................................................................................................65
2.2 PENEIRAMENTO FINO ............................................................................................................65
2.3 SEDIMENTAÇÃO ........................................................................................................................66
2.4 DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA ....................................................................................68
2.5 ANÁLISE GRÁFICA DE UMA CURVA GRANULOMÉTRICA ...........................................70
RESUMO DO TÓPICO 1.....................................................................................................................73
AUTOATIVIDADE ..............................................................................................................................74
TÓPICO 2 – PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA .......................................................................79
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................79
2 ESTADOS DE CONSISTÊNCIA ....................................................................................................80
3 LIMITE DE LIQUIDEZ .....................................................................................................................82
4 LIMITE DE PLASTICIDADE ..........................................................................................................87
5 LIMITE DE CONTRAÇÃO ..............................................................................................................89
RESUMO DO TÓPICO 2.....................................................................................................................95
AUTOATIVIDADE ..............................................................................................................................96
TÓPICO 3 – CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ................................................................................99
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................99
2 SISTEMA TRILINEAR: USDA .......................................................................................................100
3 SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO (AASHTO)..............................................................................101
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................114
RESUMO DO TÓPICO 3.....................................................................................................................118
AUTOATIVIDADE ..............................................................................................................................119
UNIDADE 3 – INTRODUÇÃO À MECÂNICA DOS SOLOS ....................................................121
TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO ÀS TENSÕES NO SOLO ...............................................................123
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................123
2 CONCEITO DE TENSÕES ..............................................................................................................124
3 TENSÕES DEVIDO AO PESO PRÓPRIO: CONDIÇÃO SECA OU NATURAL .................126
4 TENSÕES DEVIDO AO PESO PRÓPRIO: CONDIÇÃO GEOSTÁTICA COM ÁGUA ....129
4.1 PRESSÃO NEUTRA ....................................................................................................................129
4.2 TENSÕES EFETIVAS: DEFINIÇÕES DE TERZAGHI .............................................................130
5 CAPILARIDADE NO SOLO ...........................................................................................................133
RESUMO DO TÓPICO 1.....................................................................................................................139
AUTOATIVIDADE ..............................................................................................................................140
TÓPICO 2 – PERMEABILIDADE E PERCOLAÇÃO DE ÁGUA NO SOLO ............................143
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................143
2 ÁGUA NO SOLO SEM FLUXO .....................................................................................................143
3 ÁGUA NO SOLO COM FLUXO: LEI DE DARCY ......................................................................145
3.1 CARGAS HIDRÁULICAS ...........................................................................................................147
3.2 VELOCIDADE DE DESCARGA E VELOCIDADE REAL ......................................................151
3.3 COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE (k) .............................................................................153
3.4 FORÇA DE PERCOLAÇÃO .......................................................................................................159
3.5 TENSÕES NO SOLO DEVIDO À PERCOLAÇÃO .................................................................160
IX
3.6 GRADIENTE CRÍTICO ...............................................................................................................162RESUMO DO TÓPICO 2.....................................................................................................................163
AUTOATIVIDADE ..............................................................................................................................164
TÓPICO 3 – INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ..............................................................................167
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................................167
2 RETIRADA DE AMOSTRAS .........................................................................................................168
3 ENSAIOS DE CAMPO .....................................................................................................................170
3.1 STANDARD PENETRATION TEST (SPT) .................................................................................170
3.2 ENSAIO DE CONE (CPT) E PIEZOCONE (CPTU) .................................................................175
3.3 ENSAIO DE PALHETA (VANE TEST) .......................................................................................177
3.4 SONDAGEM ROTATIVA ...........................................................................................................180
3.5 ENSAIO PRESSIOMÉTRICO .....................................................................................................181
4 ENSAIOS DE LABORATÓRIO ......................................................................................................181
5 PROGRAMA DE INVESTIGAÇÃO ..............................................................................................184
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................186
RESUMO DO TÓPICO 3.....................................................................................................................199
AUTOATIVIDADE ..............................................................................................................................200
REFERÊNCIAS ......................................................................................................................................203
X
1
UNIDADE 1
FORMAÇÃO E NATUREZA DOS 
SOLOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• identificar a composição do solo e a influência no comportamento;
• diferenciar as diversas formações dos solos residuais, transportados, 
orgânicos e lateríticos;
• conhecer as relações entre as fases do solo;
• saber calcular os índices físicos do solo.
Esta unidade está dividida em dois tópicos. No decorrer da unidade 
você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo 
apresentado.
TÓPICO 1 – ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
TÓPICO 2 – ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
2
3
TÓPICO 1
UNIDADE 1
ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
1 INTRODUÇÃO
Os solos são, na maior parte, produtos da desintegração e da decomposição 
das rochas constituintes da crosta terrestre. Estas rochas, por sua vez, podem 
resultar da cristalização de magma ejetado do interior da Terra para a crosta 
terrestre ou podem ter se desenvolvido a partir da alteração de outras rochas em 
resultado de variações de pressão e temperatura.
As rochas originais com o tempo podem vir a se desintegrar e decompor-
se em solos, os quais, por sua vez, no momento em que são sujeitos a superiores 
pressões e temperaturas, se modificam novamente em matéria rochosa constituindo 
as chamadas rochas sedimentares. Se as temperaturas forem suficientemente 
altas, as partículas individuais do solo podem perder a sua identidade numa 
massa em fusão que, recristalizando, forma as rochas metamórficas.
Nesses processos de formação dos solos e das rochas na crosta terrestre, 
as rochas e os solos podem se formar alternadamente muitas vezes, sendo 
ocasionalmente desintegrados e reagregados os materiais da crosta. 
Com a exposição à superfície da Terra, o maciço rochoso fraturado estará 
submetido à ação física da água, do vento e da gravidade, fazendo blocos da massa 
rochosa original se desligarem e se moverem para novas posições de equilíbrio. 
“O movimento será geralmente acompanhado por novo fraturamento e fissuração 
de cada bloco, quando este entra em contato com outras rochas ou fragmentos, 
à medida que é movido e cai em resultado do vento, da água ou da ação do gelo 
nas fissuras” (FERNANDES, 2016, p. 99). Assim, qualquer massa rochosa tende 
a ser gradualmente desintegrada em fragmentos cada vez menores, formando os 
solos. Esse processo é designado intemperismo. Quanto mais aqueles fragmentos 
entram em contato com outros em resultado do escorregamento pelas encostas, 
do transporte pelos cursos de água ao longo dos respectivos leitos ou pelo vento 
sobre desertos, tanto mais arredondados tornam. 
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
4
À medida que os grãos do solo se tornam cada vez menores, a sua 
massa diminui de tal forma que, para minerais com determinada 
resistência, atinge-se o limite a partir do qual as tensões resultantes 
do choque dos grãos com qualquer outra massa deixam de ser 
suficientes para ocasionar fraturas e subdivisões nos mesmos grãos 
(FERNANDES, 2016, p. 100).
Desse modo, os processos físicos de formação dos solos têm um limite 
inferior no que diz respeito às dimensões médias das partículas dos solos 
que originam (com exceção já referida dos solos de origem glaciar). Se outros 
processos de tipo diferente não existissem, entre os grãos mais finos dos solos não 
haveria, em média, dimensões inferiores a algumas dezenas de mícrons (0,001 
mm). Contudo, existem de fato processos de outro tipo – processos químicos –, 
que intervêm também na formação dos solos.
As reações químicas entre os ácidos dissolvidos na água e as partículas do 
solo dão lugar à solução de minerais presentes nos grãos; esses minerais em solução 
recombinarão e recristalizarão sob diferentes condições de pressão e temperatura 
em outros pontos nos quais a água os conduzir, dando lugar a novos minerais.
Esse processo tende a criar partículas minerais muito pequenas, de forma 
laminar, com diâmetro ou comprimento dezenas ou centenas de vezes superiores 
à respectiva espessura, em contraste com as partículas aproximadamente 
equidimensionais formadas pela alteração física das rochas. “Os novos minerais 
formados pela ação química são conhecidos como minerais de argila e as 
partículas que os constituem tem diâmetros que vão de algumas dezenas de 
mícrons a alguns centésimos do mícron” (FERNANDES, 2016, p. 101).
Muitos processos estão envolvidos na transformação das rochas em 
solos. Com a alta diversidade de processos naturais disponíveis, nota-se que a 
diversidade de solos daqueles que podem resultar é grandiosa. Desse modo, este 
tópico visa definir os diferentes tipos de rochas com o tipo de processo ao qual 
elas se submetem.
2 TIPOS DE ROCHA
Quando falamos de solos, lembramos de rocha e basicamente sabemos 
que esta, por sua vez, tem características provenientes da crosta terrestre, ou seja, 
onde habitamos. As rochas, conhecidas como agregados naturais de um ou mais 
minerais, são divididas em três tipos: sedimentares, metamórficas e magmáticas 
(ígneas). Segundo Chiossi (2013, p. 22):
a) Rochas magmáticas: São aquelas formadas a partir do resfriamento e da consolidação 
do magma, um material em estado de fusão no interior da Terra. Por esse motivo, as 
rochas magmáticas são também chamadas de endógenas (Figura 1).
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
5
FIGURA 1 – EXEMPLO DE ROCHAS MAGMÁTICAS TÍPICAS DO RESFRIAMENTO E 
CONSOLIDAÇÃO DO MAGMA
FONTE: Instituto de Educación Secundaria Xoán Montes, 2016
b) Rochas sedimentares: São aquelas formadas por materiais derivados da 
decomposição e desintegração de qualquer rocha. Esses materiais são 
transportados, depositados e acumulados nas regiões de topografia baixa,como 
bacias, vales e depressões. Posteriormente, pelo peso das camadas superiores 
ou pela ação cimentante da água subterrânea, consolidam-se, formando uma 
rocha sedimentar. As rochas sedimentares são também chamadas de exógenas, 
por se formarem na superfície da Terra; e estratificadas, por normalmente 
apresentarem camadas (Figura 2).
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
6
FIGURA 2 – EXEMPLO DE ROCHA SEDIMENTAR: O ARENITO É BASTANTE UTILIZADO NA 
CONSTRUÇÃO CIVIL
 (a) Arenito (b) Argilito
 (a) Quartzito (b) Mármore
FONTE: Native Garden Design (2018)
c) Rochas metamórficas: São aquelas originadas pela ação da pressão da 
temperatura e de soluções químicas em outra rocha qualquer. Por meio desses 
fatores, as rochas podem sofrer dois tipos de alterações básicas: a) Na sua 
estrutura, principalmente pela ação da pressão, que irá orientar os minerais, 
ou pela ação da temperatura, que irá recristalizá-los; b) Na sua composição 
mineralógica, pela ação conjunta dos dois fatores citados, bem como de 
soluções químicas (Figura 3).
FIGURA 3 – EXEMPLOS DE ROCHAS METAMÓRFICAS COMUNS
FONTE: Núcleo de Geotecnia UFJF (2018, p. 30)
O interessante é que os processos de formação das rochas estão 
interligados entre si. A Figura 4 mostra isso de forma mais clara. Percebe-se que, 
através da solidificação do magma, formam-se as rochas magmáticas, a partir 
disso, com a variação de calor e pressão com o metamorfismo, as rochas se tornam 
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
7
metamórficas, a ação do intemperismo e transporte e deposição dão surgimento 
ao solo (sedimentos) e, por fim, através da compressão e cimentação (litificação), 
surgem as rochas sedimentares.
Você sabia que a crosta terrestre é constituída em volume por 95% de 
rochas magmáticas e 5% de rochas sedimentares? Porém, quando falamos em área de 
rocha, as rochas sedimentares avançam com 75% da área da crosta, ganhando de 25% 
das rochas magmáticas.
NOTA
FIGURA 4 –CICLO E FORMAÇÕES DOS DIFERENTES TIPOS DE ROCHA
FONTE: Ferreira (2012, p. 30)
Por que estamos falando de rocha e não de solo? Os solos provêm da 
decomposição das rochas que compunham inicialmente a crosta terrestre. Por 
isso devemos retomar o assunto rocha. Segundo Chiossi (2013), o intemperismo, 
ou meteorização, é primordial para a formação do solo, pois é o conjunto 
de processos que ocasiona a desintegração e a decomposição de rochas e dos 
minerais, por ação de agentes atmosféricos e biológicos. 
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
8
Não existe processo algum que seja tão geral que se desenvolva em formas 
variadas como o intemperismo, e, em toda a superfície terrestre, não existe rocha 
alguma que possa escapar da sua ação. Até mesmo uma rocha tão resistente 
quanto o granito, quando sujeita por muito tempo ao intemperismo, chega a 
desfazer-se entre os dedos. A maior importância geológica do intemperismo está 
na destruição das rochas, com a consequente produção de outros materiais, que 
irão constituir os solos, os sedimentos e as rochas sedimentares (CHIOSSI, 2013).
A decomposição ocorre devido aos agentes físicos e químicos. 
Alterações de temperaturas (físico) ocasionam trincas, nas quais 
penetra água, atacando quimicamente os materiais. O congelamento 
da água nas trincas, entre outros fatores, exerce elevadas tensões, do 
que decorre maior fragmentação dos blocos. A presença da fauna e 
flora promove o ataque químico, através de hidratação, hidrólise, 
oxidação, lixiviação, troca de cátions, carbonatação, etc. O conjunto 
desses processos, que são muito mais atuantes em climas quentes do 
que em climas frios, leva à formação dos solos que, em consequência, 
são misturas de partículas pequenas que se diferenciam pelo tamanho 
e composição química (PINTO, 2006, p. 19). 
A maior ou menor concentração de cada tipo de partícula num solo depende 
da composição química da rocha que lhe deu origem.
ATENCAO
Em geral, no intemperismo físico não ocorre alteração mineralógica da 
rocha, somente fragmentação, e os principais agentes são:
a) Temperatura.
b) Água corrente e ondas.
c) Vento (com e sem partículas em suspensão).
d) Gelo (água que preenche fissuras e, ao dilatar-se, ocasiona fissuras).
O intemperismo químico é responsável pelos processos de decomposição 
por ataque químico. Um dos exemplos é a água ácida das chuvas, que forma 
argilominerais e sílica:
2 2 2 3+ →H O CO H CO (Ácido carbônico)
2 3 3 8 1 2 2 2 5 4+ → +H CO KAlS O S O Al S O (OH) (sílica + argilominerais caulinita)
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
9
O intemperismo físico tende a gerar solos mais grossos, solos arenosos, por 
exemplo. No entanto, o intemperismo químico tende a gerar solos mais finos, como 
argilas e siltes.
NOTA
Por fim, o conceito de solos para engenheiros difere um pouco dos 
conceitos geológicos, uma vez que, para eles, o termo inclui todo tipo de material 
orgânico ou inorgânico inconsolidado ou parcialmente cimentado encontrado 
na superfície da Terra, materiais estes classificados em Geologia como rochas 
sedimentares ou sedimentos (CHIOSSI, 2013). 
Como foi visto, todo solo é proveniente de uma rocha preexistente, e 
desse modo, na natureza, o solo continua se modificando, ao ponto de poder 
voltar a ser rocha. Assim, o solo é formado por partículas minerais que resultam 
da desintegração física e da decomposição química das rochas, podendo também 
conter matéria orgânica. Os espaços não ocupados pelas partículas são designados 
como poros ou vazios, os quais podem conter água e ar, de forma isolada ou 
conjunta. Quando os poros estão integralmente preenchidos por água, diz-se que 
o solo está saturado, quando estão parcialmente com água, chamamos de solos 
não saturados, e totalmente sem água, chamamos de solos secos (Figura 5).
FIGURA 5 – AS CONDIÇÕES DO SOLO COM ÁGUA E SEM ÁGUA
FONTE: A autora
Desse modo, observamos que com os processos de intemperismo, 
decomposição, erosão há o surgimento dos sedimentos, e assim, denominados 
na engenharia geotécnica como solos. Os solos estão em todo globo terrestre, 
e principalmente nas regiões urbanas mais habitadas estão assentadas as 
infraestruturas, como: fundações, contenções, aterros etc. Existem vários tipos, 
formatos, tamanhos, composição de solos, e isto é essencial para entender a 
resistência desse solo e os parâmetros de cálculo para o dimensionamento de 
infraestruturas. Então, vamos entender um pouco mais?
Solo não saturado
Solo saturado
Solo Seco
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
10
3 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA DOS 
SOLOS
Quando analisamos um solo muitas das vezes a composição química e 
mineralógica ajudam a definir o comportamento em diferentes aspectos, entre 
eles o de compressibilidade, permeabilidade e resistência. O primeiro passo é 
definir o tamanho das partículas e após entender isto, analisaremos os aspectos 
mineralógicos dos quais o solo faz parte. Desse modo poderemos ter noções mais 
precisas sobre o solo com que estaremos lidando na pesquisa ou no cotidiano do 
projeto. Vamos começar?
3.1 TAMANHO DAS PARTÍCULAS
Segundo Pinto (2006), o tamanho das partículas é uma das primordiais 
componentes que diferencia os solos de um depósito. Solos como grãos de 
pedregulho ou a própria areia do mar, podemos identificar a olho nu, identificando, 
portanto, solos mais grossos com diâmetros perceptíveis. Com respeito aos grãos 
finos estes quando molhados, se transformam numa pasta (barro), e não se pode 
visualizar as partículas individualmente.
FIGURA 6 – SOLO ARENOSO: POSSIBILIDADE DE OBSERVAR OS GRÃOS A OLHO NU
FONTE: Meio Ambiente cultura mix (2010)
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
11
FIGURA 7 – SOLO ARGILOSO: FORMAÇÃO DE PASTA. DIFICULDADE DE ENXERGAR 
OS GRÃOS A OLHO NU
FONTE: Meio Ambiente cultura mix (2010)
A diversidade do tamanho dos grãosé enorme. Não se percebe isto em 
um primeiro contato com o material, simplesmente porque todos parecem muito 
pequenos perante os materiais com os quais se está acostumado a lidar. Mas 
alguns são consideravelmente menores do que outros. Existem grãos de areia com 
dimensões de 1 a 2 mm e existem partículas de argila com espessura da ordem de 
10 Angstrons (0,000001 mm). “Isto significa que, se uma partícula de argila fosse 
ampliada de forma a ficar com o tamanho de uma folha de papel, o grão de areia 
citado ficaria com diâmetro da ordem de 100 a 200m” (PINTO, 2006, p. 30).
FIGURA 8 – RELAÇÃO ENTRE O GRÃO DE AREIA E O GRÃO DE ARGILA
gr
ão
 de
 ar
gil
a
grã
o d
e a
rei
a
20
0 x
 gr
ão
 de
 ar
gil
a
FONTE: A autora
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
12
Sabemos, portanto, que no solo, devido à diversidade de tamanho de 
partículas, existem diferentes tipos de solos com porções e quantidades infi nitas de 
dimensão de grãos. Porém, solos areno-argilosos são um exemplo de difi culdade 
de identifi car o tamanho da partícula apenas a olho nu. Desse modo, sabemos 
que há difi culdade de identifi car o tamanho das partículas, pois os solos podem 
estar envoltos por uma grande quantidade de partículas argilosas, fi níssimas, 
fi cando com o mesmo aspecto de uma aglomeração formada exclusivamente por 
uma grande quantidade dessas partículas. 
A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) determina uma faixa 
de valores que denominam e caracterizam o grão. Os valores adotados pela ABNT 
são indicados na Figura 9, lembrando que a fi gura é meramente ilustrativa. 
FIGURA 9 – DEFINIÇÃO DOS TAMANHOS DOS GRÃOS A PARTIR DA ABNT
FONTE: A autora, adaptado de Núcleo de Geotecnia UFJF (2018) 
Diferentemente da terminologia adotada pela ABNT, a separação entre 
as frações silte e areia é frequentemente tomada como 0,075 mm, correspondente 
à abertura de peneira n° 200, que é a mais fi na peneira correntemente usada nos 
laboratórios. O conjunto de silte e argila é denominado como a fração de fi nos 
do solo, enquanto o conjunto areia e pedregulho é denominado fração grossa ou 
grosseira do solo. “Por outro lado, a fração argila é considerada, com frequência, 
como fração abaixo do diâmetro de 0,002 mm, que corresponde ao tamanho 
mais próximo das partículas de constituição mineralógica dos minerais-argila” 
(PINTO, 2006, p. 20).
Para um melhor entendimento, a classifi cação das partículas mais 
detalhada segundo a NBR6502 é apresentada na Tabela 1.
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
13
TABELA 1 – CLASSIFICAÇÃO DAS PARTÍCULAS SEGUNDO A NBR6502
Solo Dimensão [mm]
Matacões Φ>250
Pedra de mão 60<Φ<250
Pedregulho grosso 20<Φ<60
Pedregulho médio 6<Φ<20
Pedregulho fino 2<Φ<6
Areia grossa 0,6<Φ<2
Areia média 0,2<Φ<0,6
Areia fina 0,06<Φ<0,2
Siltes 0,002<Φ<0,06
Argilas Φ<0,002
FONTE: A autora, adaptado de NBR6502 (1995)
Os grãos de argila são os menores constituintes em tamanho, ganhando até 
dos grãos de siltes, que vêm logo em seguida.
NOTA
3.2 CONSTITUIÇÃO MINERALÓGICA
As partículas resultantes da desagregação da rocha dependem da 
composição da rocha matriz. Nos itens anteriores verificamos que o intemperismo 
é um fator-chave para a formação do solo, pois ajuda na desagregação por meio 
de ações físicas, químicas e biológicas. Verifica-se também que, dependendo do 
tipo de rocha fragmentada, forma-se um tipo de solo. Desse modo, os diferentes 
tipos de solo possuem minerais distintos, ou seja, essa é outra forma de identificar 
o solo: a partir da constituição mineralógica.
As partículas maiores, como pedregulhos e matacões, na grande maioria 
são constituídas frequentemente de agregações de minerais que são bastante 
resistentes ao intemperismo, por exemplo, rochas que possuem o quartzo como 
um mineral presente na sua constituição. O quartzo é altamente resistente, e, 
portanto, quando há a desagregação, torna-se evidente em uma porção de solo. 
Nós observamos este fato em solos que vêm de rochas graníticas, fica evidente 
que o solo é decomposto, mas os grãos de quartzo permanecem inalterados. 
Segundo Pinto (2006), sua composição química é simples, SiO2, as partículas 
são equidimensionais, como cubos ou esferas, e apresentam baixa atividade 
superficial. Outros minerais, como feldspato, gipsita, calcita e mica, também 
podem ser encontrados nesse tamanho.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
14
Quando falamos de feldspatos, verificamos que estes são minerais mais 
atacados pela natureza e dão origem aos argilominerais, que constituem a 
fração mais fina dos solos, geralmente com dimensão inferior a 2 mm. “Não só 
o reduzido tamanho, mas, principalmente, a constituição mineralógica faz com 
que essas partículas tenham um comportamento extremamente diferenciado em 
relação ao dos grãos de silte e areia” (PINTO, 2006, p. 20).
FIGURA 10 – DIFERENÇA MINERALÓGICA DOS PRINCIPAIS MINERAIS CONSTITUÍDOS NA 
ROCHA PARA FORMAÇÃO DO SOLO
Quartzo
SiO2
Forma grãos 
de silte e areia 
Resistente a 
desagregação
Feldspato
SiO2+AL(OH)3
Forma os 
argilominerais
São minerais 
mais atacados 
pela natureza
FONTE: A autora
Os argilominerais apresentam uma estrutura complexa. Os mais comuns 
são a caulinita, ilita e a montmorilonita, que apresentam comportamentos bem 
distintos, principalmente na presença de água. São elas que conferem coesão 
e plasticidade aos solos. Suas estruturas são distintas entre si, o que ocasiona 
comportamentos diferentes, geralmente as caulinitas são os menos plásticos e a 
montmorilonitas os mais plásticos.
Na composição química das argilas, existem dois tipos de estrutura: 
uma estrutura de tetraedros justapostos num plano, com átomos de 
silício ligados a quatro átomos de oxigênio (SiO2) e outra de octaedros, 
em que átomos de alumínios são circundados por oxigênio ou 
hidroxilas [Al(OH)3] conhecidos como gipsita. Essas estruturas ligam-
se por meio de átomos de oxigênio que permanecem simultaneamente 
a ambas (PINTO, 2006, p. 17).
A Figura 11 representa as estruturas dos principais argilominerais. O item 
(a) corresponde as caulinitas, estas são formadas por uma camada tetraédrica 
e uma octaédrica (estrutura de 1:1), as camadas têm aproximadamente 7 Ȧ (1 
Angstron = 10-¹° m) e são unidas por pontes de hidrogênio que impedem 
sua separação e a introdução de moléculas de água entre elas. As ligações de 
hidrogênios são fracas, mas suficientemente fortes para evitar a penetração de 
água entre as unidades estruturais. Por esta razão, as caulinitas apresentam 
pequena expansão, difícil dispersão na água e baixa plasticidade.
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
15
As ilitas consistem em lâminas de gipsita ligadas a duas folhas de sílica – uma 
na parte superior e outra na parte inferior, pode ser chamada de mica de argila. As 
camadas de ilita são ligadas por íons de potássio. O arranjo tetraédrico é encontrado 
entre duas estruturas (estrutura de camada 2:1), com uma espessura de cerca de 10 
Ȧ. Apenas nas ilitas, os átomos de silício das camadas de sílica são substituídos 
parcialmente por alumínio. Quando a substituição do silício das camadas de 
tetraedros por alumínio for pequena, as ligações entre as unidades estruturais 
proporcionadas pelos cátions K podem ser deficientes e permitirão a entrada de 
água; quando este processo ocorre, as ilitas chegam próximo das propriedades das 
montmorilonitas. No geral as ilitas possuem plasticidade, expansão e dispersão de 
água maior que as caulinitas e menor que as montmorilonitas.
FIGURA 11 – DIAGRAMA DAS ESTRUTURAS DOS PRINCIPAIS ARGILOMINERAIS
nH20 e cátions intercambiáveis
ba
sa
l
Va
ri
áv
el
 d
e 
es
pa
ça
m
en
to
(c) Montmorilonita(b) llita(a) Caulinita
Potássio
10 Ȧ
7,2 Ȧ
Lâmina de sílica
Lâmina de sílica
Lâmina de sílica
Lâmina de sílica
Lâmina de sílica
Lâmina de sílica
Lâmina de sílicaLâmina de sílica
Lâmina de sílica
Lâmina de sílica
Folha de gibsita
Folha de gibsita Folha de gibsita Folha de gibsita
Folha de gibsitaFolha de gibsita
FONTE: Das e Khaled(2017, p. 200) 
As partículas montmorilonitas caracterizam-se por apresentarem, sempre, 
o alumínio das camadas de octaedros substituído parcialmente ou totalmente 
por magnésio e ferro. Esta substituição gera um aumento de valências negativas 
na camada interna. A estrutura das montmorilonitas apresenta moléculas 
de água entre as unidades estruturais. Desse modo, a água penetra com mais 
facilidade, assim mostrando ser de fácil dispersão de água, grande expansão e 
alta plasticidade.
Para neutralizar as cargas negativas existem cátions livres nos solos, 
por exemplo, cálcio, Ca++, ou sódio, Na+, aderidos às partículas. 
Esses cátions atraem camadas contíguas, mas com força relativamente 
pequena, o que não impede a entrada de água entre as camadas. A 
liberdade de movimento das placas explica a elevada capacidade de 
absorção de água de certas argilas, sua expansão quando em contato 
com a água e sua contração considerável ao secar (PINTO, 2006, p. 17).
Outro fato que condiciona infinidade de comportamentos dada aos 
argilominerais é que as mudanças químicas nessas estruturas (os cátions e íons) 
são facilmente trocáveis por percolação de soluções químicas. Desse modo, o tipo 
de cátion presente numa argila condiciona o seu comportamento. Uma argila 
montmorilonita com sódio adsorvido, por exemplo, é muito mais sensível à água 
do que com cálcio adsorvido. Daí a diversidade de comportamentos apresentados 
pelas argilas e a dificuldade de correlacioná-los por meio de índices empíricos.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
16
O tipo de cátion presente na argila determina a sua estabilidade, o que 
condiciona seu comportamento.
O conhecimento das estruturas permite o entendimento de diversos 
fenômenos notados no comportamento dos solos, um deles é a sensibilidade da argila.
UNI
UNI
3.3 ESTRUTURA SOLO-ÁGUA-AR
Quando falamos de sistema ou estrutura solo-água, recaímos no fato de 
a água entrar em contato com as partículas de solo e assim estar submersa nesse 
meio. As moléculas se orientam em relação a elas e aos íons que circundam as 
partículas. Quando duas partículas de argila, na água, estão muito próximas, 
ocorrem forças de atração e de repulsão entre elas. As forças de repulsão são 
devidas às cargas líquidas negativas que elas possuem e que ocorrem desde que 
as camadas duplas (por exemplo, na Figura 11) estejam em contato. As forças 
de atração decorrem de forças de Van der Waals e de ligações secundárias que 
atraem materiais adjacentes.
Da combinação das forças de atração e de repulsão entre as partículas 
resultam a estrutura dos solos e as forças entre elas. Considera-se a existência de 
dois tipos básicos de estrutura:
a) Floculada, quando os contatos se fazem por faces e arestas.
b) Dispersa, quando as partículas se posicionam paralelamente.
Estas estruturas (floculada e dispersa) são consideradas simplificadas, 
pois para solos residuais e compactados, a posição da partícula é mais elaborada. 
Existem aglomerações de partículas argilosas que constituem em vazios de 
maiores dimensões e existem microporos nos vazios entre as partículas argilosas 
que constituem as aglomerações. Segundo Pinto (2006), esses tipos de estrutura 
comprovam certos comportamentos do solo, como a elevada permeabilidade de 
certos solos residuais argilosos em seu estado natural.
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
17
Na engenharia geotécnica, o solo pode ser visualizado como um esqueleto 
de partículas sólidas compressível. Este esqueleto, na condição saturada, tem 
seus vazios preenchidos por água, e na condição não saturada tem, em seus 
vazios, ar e água. A Mecânica dos Solos clássica foi desenvolvida baseando-
se no comportamento do solo na condição saturada; por isso, a previsão do 
comportamento mecânico e suas propriedades hidráulicas são atualmente bem 
estabelecidas na teoria e na prática para o solo saturado. Porém, o solo nem sempre 
se apresenta na condição saturada. Em regiões de clima árido e semiárido, onde a 
evaporação excede as precipitações, é comprovado que existe um comportamento 
diferenciado ao solo saturado.
Quando existe ar na composição solo-água, há a formação de uma 
película contrátil, também conhecida como membrana contrátil, que é defi nida 
por canais que são formados devido às tensões capilares e a água adsorvida nos 
grãos (Figura 12). Estes canais geram tensões, o que pode conferir uma maior 
resistência ao solo. Este fato chamamos de sucção.
FIGURA 12 – A SUCÇÃO MATRICIAL EM SOLO NÃO SATURADO
Partículas
Água 
capilar
Água adsorvida
FONTE: Massocco, 2017 apud Hillel (1971, p. 40)
Existem estudos, como o de Massocco (2017), que mostram o 
comportamento de solos não saturados e o efeito da sucção na resistência do solo. 
Estudar solos não saturados e todos os possíveis estados do solo é essencial para 
conhecer o seu comportamento em termos mecânicos e hidráulicos.
4 TIPOS DE SOLOS
Existem estudos como de Massocco (2017) que mostram o comportamento 
de solos não saturados e o efeito da sucção na resistência do solo. Estudar solo 
não saturados, e todos as possíveis estados do solo, é essencial para conhecer o 
seu comportamento em termos mecânicos e hidráulicos.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
18
4.1 SOLOS RESIDUAIS
São solos provenientes da decomposição das rochas e não foram 
submetidos a ações de transporte, se conservam no local da rocha-mãe. Para que 
haja a ocorrência destes solos, é necessário que o processo de decomposição da 
rocha seja mais rápido que o processo de remoção das partículas de solo por meio 
do agente de transporte atuante.
A estrutura do solo residual depende da velocidade de alteração da rocha 
e, a partir do grau de decomposição, este tipo de solo pode ser dividido em várias 
camadas, com classificações particulares, as quais são (Figura 13):
a) Rocha sã: Rocha inalterada.
b) Alteração de rocha: Preserva parte da estrutura e seus minerais, porém com 
dureza inferior à da rocha matriz (muito fraturada).
c) Saprólito: Guarda características da rocha sã e tem basicamente os mesmos 
minerais, porém sua resistência é bem reduzida.
d) Solo residual jovem: Grande quantidade de pedregulho e bastante heterogênea 
(coloração, resistência, compressibilidade e permeabilidade).
e) Solo residual maduro: É mais homogêneo e não apresenta nenhuma relação 
com a rocha-mãe.
FIGURA 13 – PERFIL TÍPICO DE SOLO RESIDUAL 
Re
si
st
ên
ci
a
D
ef
or
m
ab
ili
da
de
Rocha sã
Rocha alterada
Saprólito
Solo jovem
Solo maduro
FONTE: Machado e Machado (2007, p. 60)
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
19
Podemos perceber na Figura 13 que o perfil de rocha sã é o que determina 
o solo preexistente, desse modo, a composição química do solo vem dos minerais 
da rocha que dará existência ao solo. Percebe-se o aumento de resistência, da 
textura e da heterogeneidade com o aumento de profundidade. Desse modo, a 
coleta e análise de amostras de solo torna-se exigente de detalhes nas camadas 
superiores (saprólito e residual jovem).
Com o tempo há o surgimento de fraturas que determinam o perfil 
de alteração da rocha. Esta rocha alterada é o perfil em que a rocha inicia o 
fraturamento, logo, quando há a existência de fraturas iniciais, o perfil é chamado 
de alteração de rocha.
O surgimento dos primeiros sedimentos ocorre no solo saprolítico, 
chamamos esse nome pois é onde se inicia a formação do solo e a diminuição da 
dimensão das rochas, além disso, ocorre a diminuição da resistência em relação à 
rocha sã. É neste perfil que podemos encontrar resquícios de rocha, por exemplo, 
os matacões.
Após o surgimento do solo saprolítico, temos a formação do solo 
residual jovem, este solo possui alterações na resistência mecânica, uma vez que 
a transformação de rocha em solo não é uniforme em cada etapa, o que pode 
resultar em pedaços de rocha. 
O solo residual maduro corresponde ao mais distante da rocha sã e 
o mais próximo da superfície, isto colabora com que haja solos transportados, 
contribuindo parasua alteração em um solo com influência da ação de outros 
componentes, como: homem, vento, animais etc. Este fato corrobora para que o 
solo não tenha a mesma composição da rocha sã.
Para não esquecer o significado de solos residuais, lembramos que equivale a 
resíduos da rocha matriz e que nascem, crescem e se estabelecem no local.
NOTA
4.2 SOLOS ORGÂNICOS 
Os solos orgânicos são constituídos por sedimentos, possuem alto teor de 
matéria orgânica em decomposição e apresentam coloração escura. Estes solos são 
encontrados em regiões ribeirinhas, locais onde o nível do lençol freático é alto. 
Devido ao nível de água elevado, há a facilidade no desenvolvimento 
de plantas aquáticas, e estas, por sua vez, ao decompor-se, formam os solos 
orgânicos. Os solos turfosos são exemplos.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
20
De acordo com Das e Khaled (2017, p. 80), estes solos possuem as seguintes 
características:
a) Teores de umidade altos (entre 200 e 300%).
b) São altamente compressíveis.
c) Os testes laboratoriais indicam que, sob carga, a grande parcela de 
recalque dá-se por recalque secundário.
FIGURA 14 – PERFIL DE SOLO TIPICAMENTE TURFOSO
FONTE: Granfield University (2018)
4.3 SOLOS PEDOGÊNICOS
São solos que após o processo de formação, são alterados por processos 
físico-químicos, como lixiviação, laterização, cimentação etc. 
O solo laterítico é um exemplo de solo pedogênico, este, por sua vez, é 
formado pelo processo de laterização do solo, que é comumente encontrado em 
regiões com grande variação entre os períodos secos e os de chuvas. O processo 
caracteriza-se pela lavagem de sílica coloidal presente nas camadas superiores do 
solo, seguida de deposição desta sílica lavada nas camadas mais profundas, o que 
faz com que este solo, na camada superficial, possua uma grande quantidade de 
óxidos de ferro e alumínio.
TÓPICO 1 | ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
21
4.4 SOLOS SEDIMENTARES (TRANSPORTADOS)
São solos que, após o processo de alteração, foram transportados para 
outros locais por algum agente transportador, tais como:
a) Solos coluviais: O transporte ocorre pela ação da gravidade e são muito 
heterogêneos. A ocorrência é localizada, em pé de encostas ou provenientes de 
escorregamentos. Apresentam boa resistência, porém elevada permeabilidade. 
São divididos em colúvio (material predominantemente fino, Serra do Mar e 
planalto brasileiro), tálus (material predominantemente grosseiro, Sul da Bahia 
e Salvador);
b) Solos aluvionares: Origem pluvial ou fluvial, fonte de materiais de construção, 
mas péssimos como fundação;
c) Solos eólicos: O vento é o agente de transporte, os grãos tendem a ser 
arredondados e uniformes (Areias finas e siltes);
d) Solos glaciais: Localizam-se em regiões temperadas e altitudes elevadas. São os 
solos formados pelas geleiras ao se deslocarem pela ação da gravidade.
22
Neste tópico, você aprendeu que:
• O solo provém da rocha e a formação desta se dá por alterações físicas, químicas, 
fusões e variação de pressão.
• As alterações na formação resultam em três tipos de rocha: metamórfica, 
sedimentar e magmática.
• O tipo de solo depende da composição química e mineralógica e isto é 
diferenciado pelo tamanho das partículas, constituição mineralógica e estrutura 
solo-água-ar.
• Os tipos de solo se dividem em residuais, sedimentares, orgânicos e 
pedogênicos.
• Para melhor entendimento, temos a Figura 15, que corresponde ao fluxograma 
resumido deste capítulo.
RESUMO DO TÓPICO 1
FIGURA 15 – RESUMO DO CAPÍTULO ESTUDADO
Origem e Formação das 
Rochas
Tipos de solo Tipos de solo Tipos de solo Tipos de solo
Tamanho das partículas Estrutura solo-água-ar
Tipos de solo
Constituição mineralógica
Composição química e 
mineralógica
Ciclo das Rochas
Tipos de Rocha
FONTE: A autora
23
1 Em relação à origem e formação dos solos, analise as informações:
I- Os solos são materiais que resultam do intemperismo das rochas, por 
desintegração mecânica ou decomposição química.
II- Por desintegração mecânica, através de agentes como a água, temperatura 
e ação do gelo, formam-se os pedregulhos e areia.
III- Decomposição química consiste no processo em que há modificações 
químicas ou mineralógicas das rochas de origem, por meio de reações de 
óxido-redução.
IV- A formação de um solo “s” é função da rocha de origem (r), da ação de 
organismos vivos (o), do clima (cl), da fisiologia (p) e do tempo (t).
Estão CORRETAS apenas as afirmativas:
a) ( ) I, II e III.
b) ( ) I e IV. 
c) ( ) I, II e IV.
d) ( ) II, III e IV.
e) ( ) II e III.
2 As pesquisas das argilas revelam, apesar da aparência amorfa do conjunto, que 
elas são constituídas de pequeníssimos minerais cristalinos, chamados minerais 
argílicos, dentre os quais se distinguem três grupos principais, são eles:
a) ( ) Caulinitas, Montmorilonitas e Lixitas.
b) ( ) Calcitas, Montmorilonitas e Ilitas.
c) ( ) Calcitas, Montmorilonitas e Lixitas.
d) ( ) Caulinitas, Montmorilonitas e Ilitas.
e) ( ) Caulinitas, Amórficos e Ilitas.
3 Sobre como pode se dar o processo de intemperismo por meio físico, analise 
os itens a seguir e assinale (V) para o que for Verdadeiro ou (F) para o que 
for Falso:
( ) Pela variação da temperatura.
( ) Pelo congelamento da água.
( ) Pelo alívio de pressões.
( ) Pela carbonatação.
A sequência correta é:
a) ( ) F, V, V, V.
b) ( ) V, F, V, V.
AUTOATIVIDADE
24
c) ( ) V, V, F, F.
d) ( ) V, V, V, F.
e) ( ) F, F, V, F.
4 Acerca da origem e formação do solo, preencha as lacunas do texto a seguir:
Os solos ____________são os que permanecem no local da rocha de origem, 
observando-se uma gradual transição do solo até a rocha. Já os solos ____________
são os que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser ____________
quando transportados pela água, _____________quando pelo vento, ____________
quando pela ação da gravidade e _______________pelas geleiras.
Assinale a alternativa que apresenta as palavras que preenchem CORRETA e 
respectivamente as lacunas:
a) ( ) orgânicos, sedimentares, residuais, eólicos, aluvionares e coluvionares.
b) ( ) sedimentares, residuais, coluvionares, aluvionares, eólicos e glaciares.
c) ( ) residuais, sedimentares, aluvionares, eólicos, coluvionares e orgânicos.
d) ( ) sedimentares, residuais, aluvionares, eólicos, coluvionares e glaciares.
e) ( ) residuais, sedimentares, aluvionares, eólicos, coluvionares e glaciares.
5 Um proprietário de uma fazenda por onde passa um rio resolveu contratar 
um estudo de viabilidade técnica para exploração da areia nesse rio. Como 
você classificaria esse tipo de solo pela classificação genética e qual tipo de 
intemperismo predominou na formação dele?
a) ( ) Solo residual com predominância de intemperismo físico.
b) ( ) Solo transportado com predominância de intemperismo químico.
c) ( ) Solo transportado com predominância de intemperismo físico.
d) ( ) Solo residual com predominância de intemperismo químico.
e) ( ) Solo pedogênico.
6 Defina intemperismo físico e químico citando as principais características dos 
solos formados pela predominância de um ou outro tipo de intemperismo. 
Qual a principal diferença entre eles?
7 Quanto à origem, os solos podem ser classificados em residuais, transportados, 
orgânicos e pedogênicos. Descreva como é formado cada um deles. Desenhe 
um perfil esquemático de solo residual destacando cada horizonte. Com 
relação aos solos transportados, quais os principais agentes de transporte e a 
que tipo de solo eles dão origem?
8 As propriedades físicas do solo dependem:
a) ( ) Do tamanho dos grãos.
b) ( ) Do formato dos grãos de solo.
c) ( ) Da composição química dos grãos do solo.
d) ( ) Todas as alternativas.
25
9 Os argilominerais são um produto de intemperismo químico de:
a) ( ) Feldspato.
b) ( ) Ferromagnesianos.
c) ( ) Micas.
d) ( ) Todas as alternativas.
10 Os solos transportados e depositados pelo vento são chamados de:
a) ( ) Solos aluviais.
b) () Solos eólicos.
c) ( ) Solos lacustres.
d) ( ) Solos glaciais.
e) ( ) Solos fluviais.
11 Os solos formados pelos produtos intemperizados no local de origem são 
chamados de:
a) ( ) Solos transportados.
b) ( ) Preenchimentos.
c) ( ) Solos aluviais.
d) ( ) Solos residuais.
e) ( ) Solos coluvionares.
12 No local de construção, a investigação de subsuperfície indica a presença de 
depósito de solo residual. O tamanho dos grãos neste local, geralmente:
a) ( ) Não variará com a profundidade.
b) ( ) Diminuirá com a profundidade.
c) ( ) Aumentará com a profundidade.
d) ( ) Inicialmente aumentará com a profundidade e depois diminuirá.
e) ( ) Não ocorrerá variação.
13 As partículas menores que 0,075 mm são referidas como:
a) ( ) Argila
b) ( ) Silte
c) ( ) Areia
d) ( ) Grãos finos
e) ( ) Grãos grossos
14 A caulinita consiste em camadas repetidas de folhas elementares de sílica-
gipsita em:
a) ( ) Arranjo 1:1
b) ( ) Arranjo 1:2
c) ( ) Arranjo 2:1
d) ( ) Arranjo 2:2
e) ( ) Arranjo 3:1
26
15 Selecione a declaração incorreta:
a) ( ) Os solos orgânicos geralmente são encontrados em áreas de baixa 
altitude onde o lençol freático está próximo ou acima da superfície do 
solo.
b) ( ) Os solos orgânicos são altamente compressíveis.
c) ( ) O teor de umidade dos solos orgânicos pode variar de 200% a 300%.
d) ( ) Os depósitos de solo orgânico geralmente são encontrados em áreas 
desertas.
e) ( ) Um exemplo de solo orgânico é a turfa.
27
TÓPICO 2
ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
UNIDADE 1
1 INTRODUÇÃO
Dependendo do tipo de solo e da sua condição no meio, a resposta 
com relação à resistência, compressibilidade e permeabilidade ocorre de forma 
diferenciada. A identificação da estrutura do solo, bem como o índice físico dele, 
é bastante importante para modelagem de estruturas na prática geotécnica, 
pois o melhor conhecimento das condições do solo possibilita melhores 
dimensionamento.
Este tópico trata das relações entre as propriedades físicas dos solos. 
A princípio, estabelece-se a natureza das partículas em solos coesivos e não 
coesivos. Após teremos uma introdução a respeito da forma das partículas e a 
relação entre fases.
Em seguida, apresentam-se os índices propriamente ditos, como a 
umidade, as relações de massas, de pesos específicos e de massas específicas 
(seca, úmida, de água, de ar) e relações de vazios (água e ar).
Vamos começar?
2 NATUREZA DAS PARTÍCULAS 
Sabemos que o solo são grãos minerais e pode apresentar em sua constituição 
matéria orgânica. Há solos, como no caso dos arenosos, a areia, por exemplo, em 
que as partículas geralmente são facilmente visualizadas, de encontro aos solos 
argilosos, que precisam de um auxílio de microscópios para distingui-las.
Estas partículas estão parcialmente livres para se deslocarem uma em 
relação a outra não tão facilmente, como os elementos de um fluido, como 
também não são fortemente ligadas, como num cristal de metal. O sistema de 
partículas do solo é o que o diferencia do mecanismo sólido e do fluido. As 
frações grossas do solo são maioritariamente de grãos silicosos e os minerais que 
ocorrem nas frações argilosas são de tamanhos pequenos, como as caulinitas, as 
montmorilonitas e as ilitas.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
28
Quando falamos de aspectos estruturais do solo, defi nimos a estrutura 
solo como o arranjo ou a disposição geométrica das partículas de um solo entre 
si e verifi camos que, entre os inúmeros fatores que afetam a estrutura, estão o 
formato, o tamanho, a composição mineralógica das partículas do solo e a natureza 
e composição da água do solo. Geralmente, os solos podem ser divididos em dois 
grupos: não coesivos e coesivos. 
Vamos entender melhor esses dois grupos? As estruturas encontradas em 
cada solo estão descritas a seguir:
2.1 ESTRUTURAS EM SOLOS NÃO COESIVOS
Solos não coesivos são aqueles com baixa predominância de fi nos, a 
estrutura geralmente encontrada em solos não coesivos pode ser dividida em 
duas categorias principais: granular simples (ou de grãos isolados) e em favos 
(ou alveolares). 
Nas estruturas granulares simples, as partículas do solo estão em posição 
estável e em contato com as outras partículas no entorno. A forma e a distribuição 
do tamanho das partículas de solo e as posições relativas infl uenciam na densidade 
de pacote, assim é possível uma ampla gama de índices de vazios. 
FIGURA 16 – ESTRUTURA GRANULAR SIMPLES
(a) Representatividade de um solo fofo
(b) Representatividade de um solo compacto/denso
FONTE: A autora
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
29
Para se ter uma ideia da variação do índice de vazios causada pelas 
posições relativas das partículas, vamos considerar o modo de empacotamento 
com esferas iguais (Figura 17).
FIGURA 17 – EXEMPLO DE EMPACOTAMENTO COM ESFERAS IGUAIS (VISTAS PLANAS)
d
(a) Empacotamento muito fofo 
(b) Empacotamento mais denso
2d
FONTE: A autora, adaptado de Das e Khaled (2017, p. 88) 
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
30
Podemos perceber na Figura 17 um exemplo de estado de empacotamento 
do solo muito fofo, ou seja, com um índice de vazios grande. Das e Khaled (2017) 
verificaram que se isolarmos um cubo no qual cada lado meça d, que é igual ao 
diâmetro de cada esfera, como mostra a ilustração, é possível calcular o índice de 
vazios, como:
sv
s s
V VVe
V V
−
= =
Onde: V= volume do cubo = d³; Vs= volume da esfera (isto é, o sólido) 
dentro do cubo.
Ao observar que V=d³ e Vs=πd³/6, teremos:
∏ 
 
 
∏
d³d³-
6e = =0,91d³
6
Podem existir outras formas de empacotamento de esferas iguais entre os 
estados fofos e densos, e estes são indicados na Figura 18a e 18b. A Figura 18a mostra 
um empacotamento de escalonamento simples. Observa-se que cada esfera encosta 
em seis esferas próximas na própria camada e as esferas em distintas camadas são 
empilhadas diretamente na parte superior de cada uma. O índice de vazios para o 
padrão de escalonamento simples é 0,65. A Figura 18b mostra um empacotamento 
de escalonamento duplo. Isso é parecido ao padrão de escalonamento simples, 
exceto que cada esfera em uma camada desliza para cima e para baixo para entrar 
em contato com duas esferas na segunda camada. O índice de vazios para disposição 
do escalonamento duplo é 0,43.
FIGURA 18 – EXEMPLO DE EMPACOTAMENTO COM ESFERAS IGUAIS
(a) Escalonamento simples 
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
31
(b) Escalonamento duplo
FONTE: A autora, adaptado de Das e Khaled (2017)
Segundo Das et al. (2017), existem pesquisas em que, para analisar o 
comportamento dos solos não coesivos, utilizaram-se alguns ensaios colocando esferas 
de aço de tamanhos iguais em um recipiente para determinar o índice de vazios mínimos, 
que era 0,6. Em tais ensaios, aproximadamente 20% das esferas formaram-se em arranjo 
de escalonamento duplo (e=0,43) e aproximadamente 80% das esferas formaram em 
arranjo de escalonamento simples (e=0,65).
NOTA
Sabemos que o solo verdadeiro se diferencia do modelo com esferas 
idênticas, pois nesse caso as partículas são heterogêneas, não apresentam o 
mesmo tamanho e não são esféricas. As partículas menores podem ocupar os 
espaços vazios entre as partículas maiores e, portanto, o índice de vazios do 
solo é reduzido em comparação ao modelo com esferas idênticas. No entanto, 
a irregularidade nos formatos das partículas geralmente produz um aumento 
no índice de vazios dos solos. Como resultado desses dois fatores, os índices de 
vazios deparados em solos reais têm aproximadamente a mesma faixa obtida em 
esferas iguais (DAS; KHALED, 2017).
Na estrutura alveolar (Figura 19), o silte e a areia relativamente finos 
formam pequenos arcos com correntes de partículas. Os solos que apresentam 
estrutura alveolar possuem índices de vazios maiores e podem suportar uma 
carga estática moderada. Porém, sob condições de carga mais pesada ou quando 
submetidos a cargas de impacto, a estruturacolapsa, o que resulta em um grande 
recalque de solo (DAS; KHALED, 2017).
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
32
FIGURA 19 – ESTRUTURA ALVEOLAR
FONTE: A autora
2.2 ESTRUTURAS EM SOLOS COESIVOS
Os solos coesivos, aqueles chamados popularmente como solos que 
contêm uma cola entre as partículas de solo, as famosas argilas, fazem parte deste 
grupo. No entanto, o entendimento da estrutura básica é complexo, pois para 
compreender a estrutura, precisamos conhecer os tipos de forças que atuam entre 
as partículas de argila suspensas na água. 
Quando duas partículas de argila em suspensão se aproximam uma 
da outra, a tendência para interpenetração das camadas duplas difusas gera 
repulsão entre as partículas. Ao mesmo tempo, existe uma força de atração entre 
as partículas de argila, causada pelas forças de Van der Waals e é independente 
das características da água. Tanto a força de repulsão quanto a força de atração 
aumentam com a diminuição da distância entre as partículas, mas em taxas 
diferentes. Quando o espaçamento entre as partículas é muito pequeno, a força 
de atração é maior que a força de repulsão. Essas são as forças estudadas pelas 
teorias coloidais (DAS; KHALED, 2017).
Ao analisar o comportamento da argila na forma de uma suspensão 
diluída, quando a argila é inicialmente dispersa na água, as partículas se repelem 
entre si. Essa repulsão ocorre porque, com o maior espaçamento interpartículas, 
as forças de repulsão entre elas são maiores que as forças de atração (forças de 
Van der Waals). 
A força da gravidade sobre cada partícula é desprezível. Assim, cada 
partícula individual pode se sedimentar muito lentamente ou permanecer em 
suspensão, submetida a um movimento browniano (um movimento aleatório em 
zigue-zague de partículas coloidais em suspensão). O sedimento formado pela 
decantação de partículas individuais apresenta uma estrutura dispersa (Figura 
20) e uma orientação aproximadamente paralela entre si.
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
33
FIGURA 20 – ESTRUTURA SEDIMENTAR DE UM SOLO COESIVO DISPERSO
FONTE: A autora
Se as partículas de argila dispersas inicialmente na água se aproximarem 
umas das outras durante o movimento aleatório em suspensão, elas podem se 
agregar formando fl ocos visíveis com contato entre as bordas. Nesse caso, as 
partículas são mantidas unidas pela atração eletrostática das bordas carregadas 
positivamente com faces com cargas negativas. Essa agregação é chamada de 
fl oculação (Figura 21). Quando fi cam maiores, os fl ocos decantam pela ação da 
gravidade. O sedimento formado dessa maneira possui uma estrutura fl oculada.
FIGURA 21 – ESTRUTURA SEDIMENTAR DE UM SOLO COESIVO FLOCULADO
FONTE: A autora
Quando se adiciona sal a uma suspensão de argila-água que tenha sido 
inicialmente dispersa, os íons tendem a enfraquecer a camada dupla ao redor das 
partículas. Essa depressão reduz a repulsão interpartículas. As partículas de argila 
são atraídas para formar fl ocos e sedimentação. A estrutura fl oculada formada 
de sedimentos é exibida na Figura 22. Nas estruturas fl oculadas sedimentares 
salinas, a orientação da partícula se aproxima de um alto grau de paralelismo em 
razão das forças de Van der Waals.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
34
FIGURA 22 – ESTRUTURA SEDIMENTAR DE UM SOLO COESIVO FLOCULADO COM SAL
FONTE: A autora
As argilas que apresentam estruturas fl oculares são leves e possuem um 
alto índice de vazios. Os depósitos de argila formados no mar são altamente 
fl oculados. A maioria dos depósitos de sedimentos formados em água doce 
possui estrutura intermediária entre dispersa e fl oculada.
Um depósito puro de argilominerais é raro na natureza. Quando um 
solo tem pelo menos 50% de partículas com tamanhos de 0,002 mm, geralmente, 
é denominado de argila. Estudos realizados com microscópio eletrônico de 
varredura mostraram que as partículas individuais de argila tendem a se agregar 
ou fl ocular em unidades submicroscópicas. Essas unidades são chamadas 
domínios. Em seguida, os domínios se agrupam e esses grupos são chamados 
de aglomerados. Os aglomerados podem ser observados em um microscópio 
óptico. Esse agrupamento para formar aglomerados é causado principalmente 
pelas forças entre partículas. Os grupos, por sua vez, se agrupam para formar 
agregados. Os agregados podem ser observados sem microscópio. Os agregados 
são unidades macroestruturais com juntas e fi ssuras. 
A Figura 23 (item a) mostra o arranjo de agregados e os espaços dos 
macroporos. O arranjo de domínios e aglomerados com partículas do tamanho 
de silte é exibido na Figura 23 b.
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
35
FIGURA 23 – ESTRUTURA DO SOLO
Agregados
Macroporos
(a) Arranjo de agregados
Silte
Agrupado
Silte
Domínio
(b) Arranjo dos domínios e aglomerados com partículas de silte
FONTE: A autora, adaptado de Das e Khaled (2017, p. 91)
Com base na discussão anterior, podemos ver que a estrutura dos solos 
coesivos é altamente complexa. As macroestruturas têm importante influência no 
comportamento dos solos, do ponto de vista da engenharia. A microestrutura é 
mais importante do ponto de vista fundamental. A Tabela 2 apresenta um resumo 
das macroestruturas de solos de argila. 
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
36
TABELA 2 – ESTRUTURAS DE SOLOS ARGILOSOS
Estruturas dispersas
Formadas pela sedimentação de partículas 
isoladas de argila; orientação mais ou menos 
paralela.
Estruturas floculadas Formadas pela sedimentação de flocos de partículas de argila.
Domínios Unidades submicroscópicas agrupadas ou floculadas de partículas de argila.
Agregados Os aglomerados se agrupam para formar os agregados; podem ser vistos sem microscópio.
Aglomerados
Os domínios se agrupam para formar os 
aglomerados; podem ser observados em 
microscópio óptico.
FONTE: Das e Khaled (2017, p. 91) 
A gravidade é o principal fator de arrumação das partículas. Por isso, a 
estrutura dos solos grossos se difere apenas quanto ao grau de compacidade. Já 
os solos finos, preferencialmente as argilas, possuem maiores possibilidades de 
estruturação, por causa da ação de forças elétricas, mais atuantes que a gravidade.
3 SUPERFÍCIE ESPECÍFICA 
Define-se superfície específica como a relação entre a área da superfície 
de um material e seu volume. Normalmente, é expressa em m²/m³ ou m²/g ou 
qualquer variação das grandezas. Quanto maior o tamanho de um material, 
menor sua superfície específica.
Em relação aos argilominerais, quanto maior a superfície específica 
(menor o material), maior a atuação das forças elétricas, o que influencia nas 
demais propriedades.
Em ordem decrescente de tamanho, temos as seguintes superfícies 
específicas médias por tipo de argilomineral: Caulinita = 10m²/g; Ilitas = 80m²/g e 
Montmorilonita = 800 m²/g.
Para compreender melhor, Ribeiro (2016) desenvolveu o cálculo de 
superfície específica, tomando como base os cubos a seguir, de lado = 10 cm e 
lado = 5 cm, respectivamente.
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
37
FIGURA 24 – ANÁLISE DA SUPERFÍCIE ESPECÍFICA
Cubo 2
Cubo 1
FONTE: A autora, adaptado de Ribeiro (2016)
Calcula-se a área superficial, que é a soma da área de todas as faces da 
figura e, posteriormente, divide-se o valor encontrado pelo volume da figura. No 
caso do cubo, serão seis faces de mesmas dimensões.
e
ÁreasuperficialS
Volume
=
1
6
e
l²S
l³
×
= (corresponde ao cubo 1)
1
6 10
10e
²S
³
×
=
1 0 6eS , cm² / cm³=
2
6
e
l²S
l³
×
= (corresponde ao cubo 2)
1
6 5
5e
²S
³
×
=
1 1 2eS , cm² / cm³=
Desse modo, percebemos que os cubos acima demonstram claramente 
que quanto maior for o tamanho do objeto em questão, menor sua superfície 
específica, pois são grandezas inversamente proporcionais.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
38
4 FORMA DAS PARTÍCULAS 
O formato das partículas presentes em uma massa de solo tem a mesma 
importância da distribuição granulométrica, porque tem influência significativasobre as propriedades físicas de determinado solo. No entanto, não é dada muita 
atenção ao formato da partícula porque é mais difícil de determinar. O formato 
da partícula geralmente é dividido em três principais categorias:
a) Volumosa.
b) Lamelar.
c) Fibrilar.
As partículas volumosas são formadas principalmente pelo intemperismo 
físico de rochas e minerais. Os geólogos utilizam termos como angular, 
subangular, subarredondado e arredondado para descrever os formatos das 
partículas volumosas. Estes formatos são indicados qualitativamente na Figura 26. 
Pequenas partículas de areia localizadas próximo de sua origem são geralmente 
muito angulares.
As partículas de areia carregadas pelo vento e pela água, por longas 
distâncias, podem apresentar formatos que vão desde o subangular ao arredondado. 
O formato de partículas granulares em uma massa de solo exerce grande influência 
sobre as propriedades físicas, como índice de vazios máximo e mínimo, parâmetros 
de resistência ao cisalhamento, compressibilidade etc.
A angularidade é definida pela equação:
Raio _médio _ dos _ cantosebordasA
Raio _ da _ esferamáxima _ inscrita
=
A esfericidade das partículas volumosas é definida como:
e
p
DS
L
=
Onde: De
= diâmetro equivalente da partícula =
3
6
∏
V
; V= volume da partícula; 
Lp= comprimento da partícula.
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
39
FIGURA 25 – FORMATO DAS PARTÍCULAS
FONTE: Das e Khaled (2017, p. 44) 
As partículas lamelares têm esfericidade muito baixa – geralmente 0,01 ou 
menos. Estas partículas são predominantemente argilominerais.
As partículas fibrilares são muito menos comuns que os outros dois tipos 
de partícula. Alguns depósitos de corais e argilas atapulgitas são exemplos de 
solo contendo partículas fibrilares.
5 RELAÇÕES ENTRE AS FASES DOS SOLOS 
Determinado volume de solo em ocorrência natural consiste em partículas 
sólidas e em espaços vazios entre as partículas. O espaço vazio pode ser preenchido 
com ar e/ou água, desse modo constitui-se um sistema trifásico. Se não houver 
água no espaço vazio, é um solo seco. Se todo o espaço vazio for preenchido com 
água, é referido como solo saturado. No entanto, se o espaço for parcialmente 
preenchido com água, é um solo úmido. Portanto, é importante que, em todos os 
trabalhos de engenharia geotécnica, estabeleçam-se relações entre peso e volume 
em determinada massa de solo. 
Uma amostra de solo natural não é composta apenas dos grãos (fase 
sólida - pedregulhos, areias, siltes e argilas), mas também de espaços vazios. 
Esses espaços vazios são, comumente, preenchidos com água (fase líquida) e ar 
(fase gasosa), conforme Figura 26, a seguir.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
40
FIGURA 26 – CONSTITUIÇÃO COMUM DO SOLO
Partícula sólida
Ar
Água
FONTE: A autora
A fase gasosa, de acordo com Caputo (1996), é composta por ar, vapor 
d’água e carbono combinado. Também pode ser encontrada na forma de bolhas 
de ar dentro da fase líquida. É a fase mais compressível do solo.
A fase líquida compreende a água e esta, por sua vez, é essencial em seu 
estudo para a Mecânica dos Solos, uma vez que a presença de água é responsável 
pela maioria dos problemas da construção civil. A Figura 28 corresponde aos 
diversos tipos de água que compõem a fase líquida de uma amostra de solo.
FIGURA 27 – CONSTITUIÇÃO COMUM DO SOLO
ÁGUA CAPILAR
ÁGUA 
ABSORVIDA
ÁGUA 
HIGROSCÓPICA
PARTÍCULA DE 
ARGILA
ÁGUA LIVRE
ÁGUA 
CAPILAR
ÁGUA ADESIVA
FONTE: Caputo (1996, p. 25)
Os diversos tipos de água que formam a fase líquida são:
a) A água de constituição: esta faz parte da estrutura molecular dos grãos do solo.
b) A água adesiva ou adsorvida: é a que adere e envolve todo o grão.
c) A água livre: está presente no meio e preenche os vazios.
d) A água higroscópica: é a que está presente no solo quando esse se encontra na 
mesma temperatura que o ambiente ao seu redor.
e) A água capilar: é a água que sobe pelos interstícios capilares deixados pelas 
partículas sólidas, além da superfície livre da água.
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
41
O efeito do calor pode evaporar as águas livre, higroscópica e capilar, a partir 
de uma temperatura de 100 °C.
NOTA
O que diferencia a mesma condição do solo é a variação dos vazios. Os 
vazios são constituídos pelo volume de ar mais o volume de água. No entanto, o 
volume do sólido permanece constante (Figura 28).
FIGURA 28 – VARIAÇÃO DE VOLUME DE AR E ÁGUA, PORÉM O SÓLIDO É INCOMPRESSÍVEL
SÓLIDO
ÁGUA
AR
SÓLIDO
ÁGUA
AR
SÓLIDO
ÁGUA
AR
FONTE: A autora
5.1 RELAÇÕES FÍSICAS ENTRE AS FASES DO SOLO
As propriedades dos solos exigem o estudo dos índices físicos. Já vimos 
que um solo, no ambiente natural, é composto por grãos sólidos e vazios. Esses 
vazios, por sua vez, podem ser compostos de água e ar.
De início, já se pode estabelecer algumas relações entre pesos e volumes e 
entre massas e volumes. A Figura 29, a seguir, demonstra as fases do solo e suas 
possíveis relações.
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
42
FIGURA 29 – AS FASES DO SOLO COM RELAÇÃO A VOLUME, MASSA E PESO
SÓLIDO
ÁGUA
AR
Vs
Vt
Vv
Vw
Va
SÓLIDO
ÁGUA
AR
wt
Ws, ms
Ww, mw
Wa, ma=0
(a) Fases com relação a volumes
(b) Fases com relação ao peso e massa
FONTE: A autora
5.2 RELAÇÃO DAS FASES ENTRE VOLUMES 
Verificando a Figura 30, percebemos que o volume total corresponde 
ao somatório do volume sólido, volume de água e volume de ar, conforme a 
equação a seguir:
s w arVt V V V= + +
TÓPICO 2 | ESTRUTURAS DOS SOLOS E ÍNDICES FÍSICOS
43
As partículas de solo também são preenchidas de vazios, estes, por sua 
vez, são o somatório do volume de água e volume de ar dos constituintes do solo.
v w aV V V= +
Então, o volume total também pode ser escrito como a soma do volume de 
sólidos com o volume de vazios:
t s vV V V= +
5.3 RELAÇÕES DAS FASES ENTRE MASSAS E PESOS
No meio estudantil sempre existiu a dúvida entre massa e peso específico. A 
massa é a quantidade de matéria que um corpo apresenta e é expressa em gramas, 
quilos ou quaisquer múltiplos e submúltiplos dessa grandeza. No entanto, o peso 
é relativo, varia de acordo com a variação da gravidade, o que significa que, para 
calcular o peso de um corpo, deve-se obter o produto entre sua massa e a gravidade 
do ambiente onde esse corpo se encontra no momento, assim:
 P = m × g
A equação acima é baseada nos estudos de Newton, que afirma que a 
força é o produto da massa (kg) de um corpo e de sua aceleração (m/s²). Isso 
significa que a força resultante (F) é dada na grandeza kg.m/s², ou, simplificando, 
a força é dada em Newton (N).
Dependendo do local, o peso de um material varia, porém a massa permanece 
constante. Um exemplo simples é notar a diferença entre as gravidades do Sol (274m/s²), 
da Terra (9,8m/s²) e da Lua (1,7m/s²).
DICAS
Sabemos que a massa total (Mt) é a soma das massas de água (Mw) e de 
sólidos (Ms). Com isso, temos que o peso total (Pt) é a soma do peso da água (Pw) 
com o peso dos sólidos (Ps), de acordo com as equações, a seguir.
t s wM M M= +
t s wP P P= + 
UNIDADE 1 | FORMAÇÃO E NATUREZA DOS SOLOS
44
“O peso do ar e a massa do ar não são considerados, pois são ambos 
desprezíveis. Assim, mesmo que a massa e o peso do ar não sejam considerados, 
o seu volume deve ser calculado, uma vez que o volume de ar é parte componente 
do volume total e que pode ser compressível quando sujeito a uma força ou 
substituído por água quando submerso” (RIBEIRO, 2016, p. 20).
6 ÍNDICES FÍSICOS: TEOR DE UMIDADE, MASSA 
ESPECÍFICA APARENTE E REAL, ÍNDICE DE VAZIOS, 
POROSIDADE, GRAU DE SATURAÇÃO
Os índices físicos são de fundamental conhecimento, pois o comportamento 
de um solo depende da quantidade relativa de cada uma das três fases: partículas 
sólidas, água e ar. Quando falamos de índices físicos, comparamos às propriedades 
constituintes do solo, que têm relação com as três fases básicas.
A importância dos índices físicos é que saberemos a quantidade em 
relação