GEOTECNIA I RESUMO AGUA NOS SOLOS

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GEOTECNIA I – RESUMO 3º BIMESTRE 
ÁGUAS NOS SOLOS 
 
▪ ONDE SE APLICAM OS CONHECIMENTOS? 
Cálculo de vazão: estimar a vazão de percolação de água em uma barragem 
de terra; em escavações quando é necessário o rebaixamento de lençol freático, 
calcula-se de vazão para dimensionamento de bombas; 
Analise de recalques: compressibilidade. Acontecem principalmente em solos 
finos como argilas a partir de um carregamento que faz o solo deformar ao longo 
de um tempo. A diferença entre compactação e compressibilidade é que na 
compressibilidade há expulsam de água dos espaços vazios do solo. O tempo 
que cada solo leva para expulsar a água dos seus espaços vazios depende da 
sua permeabilidade. Em solos mais granulares, como areias, os recalques 
acontecem mais rápidos por serem mais permeáveis ao contrário das argilas, 
que são solos menos granulares e os recalques podem levar anos para serem 
percebidos. 
Análise de Estabilidade: analisar todos processos erosivos causados pela água 
no solo. 
Erosão superficial: após um regime de chuva sobre um solo, há escoamento 
superficial que dependendo da velocidade de escoamento pode causar a erosão 
superficial; 
Piping: erosão interna, quando o solo tiver um fluxo interno de percolação, a força 
com que a água percola pode gerar o arraste das partículas de solo e como isso 
ocorrer erosão interna; 
Liquefação: fenômeno de areia movediça, acontecem quando há percolação de 
água no solo em fluxo ascendente, quando atinge-se ou supera-se o gradiente 
critico, ocorre liquefação. 
Análise de contaminantes: em projetos de aterros sanitários, projeto de 
indústrias com algum produto químico e análise de terrenos que já receberam 
algum tipo de poluição. Analisando a permeabilidade desses solos pode-se 
estimar como o solo irá se comportar em caso de algum tipo de vazamento ou 
também como podemos remediar um vazamento que já existe verificando qual 
a facilidade que o solo tem em permitir a passagem do fluido e para onde irá 
tender ir o fluxo desse fluido. 
▪ QUAIS AS FORMAS QUE A ÁGUA SE APESENTA NO SOLO? 
Capilar, Absorvida, Livre, Molecular e Franja Capilar. 
▪ O QUE É PERMEABILIDADE DOS SOLOS? 
É a propriedade do solo em permitir a passagem de água em seus espaços 
vazios com maior ou menor facilidade. A permeabilidade do solo é mesurada 
através do coeficiente de permeabilidade. 
• COMO SE OBTÉM O COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE? 
Ensaios de laboratório: são usados em estudos de barragens e aterros onde o 
solo não fica em seu estado natural 
Permeâmetro de carga constante: utilizado em solos mais granulares como 
areais ou pedregulhos. Para vazões e cargas maiores. 
Permeâmetro de carga variável: Utilizado em solos de grão mais finos como 
argilas. Para vazões pequenas. 
Parede rígida: Desvantagem a impossibilidade de verificação da 
saturação da amostra, a impossibilidade de saturação por contrapressão, a 
inexistência de controle sobre as pressões atuantes. Vantagens é que as 
pressões verticais de campo podem ser simuladas, deformações verticais 
podem ser medidas e é útil para amostras compactadas ou indeformadas. 
Parede flexível: As vantagens que apresenta este permeâmetro em 
comparação com o permeâmetro de parede rígida, é a saturação da amostra por 
contrapressão e o controle e monitoramento das tensões verticais e horizontais. 
Desvantagens a incompatibilidade da membrana com produtos químicos ou 
poluentes, alto custo comparado com os permeâmetros de parede rígida e a 
operação do equipamento mais complexa. 
A maior diferença entre o permeâmetro de parede rígida e parede flexível 
é sua forma de confinar e saturar a amostra de solo na determinação da 
condutividade hidráulica 
Ensaios in loco: são usados em estudos de fossas e sumidouros quando a obra 
utiliza o terreno em seu estado natural. 
Bombeamento e Infiltração. 
Estimar com equações empíricas 
▪ FATORES QUE INFLUENCIAM NA PERMEAILIADADE? 
Água no solo: 
Tamanho das partículas: quanto maior o tamanho das partículas, maior são os 
espaços vazios e mais permeável será este solo. 
Índice de vazios e porosidade: quando maior for o índice de vazios e a sua 
porosidade maior será coeficiente de permeabilidade. 
Estrutura dos solos: comparando uma areia em seu estado natural com uma 
mesma areia, mas compactada, nota-se que o coeficiente de permeabilidade 
não será o mesmo porque a estrutura da areia é diferente entre os casos. 
Saturação: em um solo saturado se obtém o valor real do coeficiente de 
permeabilidade. No caso de solo não saturados, pode haver variação no 
coeficiente de permeabilidade devido ao ar que ainda pode haver nos espaços 
vazios do solo, impedindo a passagem de água. 
Outros fluidos no solo: Temperatura, Peso especifico e Viscosidade 
▪ EXISTEM SOLOS IMPERMEÁVEIS? POR QUÊ? 
Não, porque na natureza e impossível compactar um solo até não obter espaços 
vazios. A permeabilidade pode ser reduzida mas nunca ser anulada. 
▪ O QUE É FORÇA DE PERCOLAÇÃO? 
 É o atrito viscoso que favorece ou não a força de arraste das partículas, ou seja, 
quanto maior for a força de percolação maior será a força de arraste das 
partículas causando o piping. 
▪ QUAIS SÃO OS TIPOS DE FLUXO DE PERCOLAÇÃO E A 
INFLUENCIA NO ESTADO DE TENSÕES? 
Ascendente: diminui a tensão efetiva, aumenta a poropressão e diminui a 
tensão total. 
Descendente: aumenta a tensão efetiva, diminui poropressão e aumenta a 
tensão total. 
▪ O QUE É LIQUEFAÇÃO? 
Ocorrem em fluxo ascendente, quando a poropressão é igual ou maior que a 
tensão total. Acontecem somente em solos não coesivos, como areias, porque 
as areias resistem aos carregamentos unicamente pela tensão e atrito superficial 
dos seus grãos, como não há coesão, as partículas se separam com mais 
facilidade do que nos solos argilosos, que além de resistirem aos carregamentos 
através das partículas, também resistem devido a sua coesão. 
Liquefação dinâmica: terremotos; 
Liquefação estática: excesso de chuva. 
▪ REDES DE FLUXO? 
Artificio gráfico para analisar a trajetória da água por dentro do solo. A rede de 
fluxo é obtida através da equação de Laplace para solução de problemas 
bidimensionais e em meios anisotrópicos. 
Anisotrópicos: solos com diferente permeabilidade em diferentes direções. 
Linhas de fluxo: é trajetória das partículas de água. Entre duas linhas de fluxo 
tem-se um canal de fluxo 
Linhas equipotenciais: altura piezométrica que são pontos unidos formam uma 
curva de mesma carga equipotencial piezométrica. Entre duas linhas 
equipotenciais tem-se queda de potencial. 
▪ PRINCIPAIS PROPRIEDADE QUE TODAS REDES DE FLUXOS 
DEVEM TER? 
Elas devem ser ortogonais e mais quadradas possíveis. Quando uma linha de 
fluxo cruza como uma linha equipotencial elas devem formar uma forma 
geométrica o mais próximo de um quadrado possível e serem ortogonais. Se 
uma das propriedades não forem atendidas, não pode ser aplicado essa solução 
gráfica. 
As linhas de fluxo nunca se interceptam porque cada linha de fluxo indica a 
trajetória de uma partícula de água, não tem como uma mesma partícula de água 
estar atravessando o solo com velocidade diferente. 
▪ APLICAÇÃO DE REDE FLUXO? 
Instalar filtros: analisar a trajetória da percolação da água no solo para definir 
melhor pontos para instalação do filtro com objetivo de diminuir os processos de 
erosão interna e de piping. 
Identificar pontos críticos ou pontos de instabilidade: com a rede de fluxo é 
possível visualizar quais pontos da estrutura da camada de solo estará sujeito a 
instabilidade como piping e liquefação. 
Subpressão: analisar subpressões e pororpressões sobre estrutura de 
contenção como barragens de terra. 
▪ FILTROS 
Servem para evitar que as partículas sejam arrastas evitando o piping. 
Ajudam a alterar a movimentação de água condicionando a saída de água para 
um ponto escolhido. 
COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS 
 
▪ POR QUE É COMPRESSIBILIDADEDOS SOLOS E NÃO 
DEFORMAÇÃO? 
Porque há uma variação de volume de vazios permanente e o solo não tem 
comportamento elástico. 
Adensamento: Variação de volume de vazios é a expulsão de água dos espaços 
vazios. Quando o solo recebe um carregamento, instantaneamente haverá 
excesso de poropressão e a medida que esse excesso de poropressão é 
dissipado esse carregamento começa a ser recebido pelos grãos e ocorre a 
expulsão da água dos espaços vazios (processo de drenagem) e por 
consequência o solo começa a variar de volume. Quanto mais permeável o solo, 
mais fácil e mais rápido ocorre o processo de drenagem. 
▪ FATORES CORRELACIONADOS COM O ADENSAMENTO 
Permeabilidade e espaços vazios: quanto maiores foram os espaços vazios 
de um solo, mais permeável ele será e maior será a velocidade do adensamento. 
As permeabilidades das camadas do entorno também influenciam no 
adensamento. 
CV: Coeficiente de adensamento – mede a velocidade de adensamento 
Carregamento: quanto maior for o carregamento e maior for a tensão efetiva 
aplicada nos grãos, maior será o adensamento 
Trajetória da água: quanto menor a altura drenante, maior será a velocidade de 
adensamento. Quanto maior a espessura da camada, maior será a deformação 
▪ TIPOS DE RECALQUE 
Recalque imediato ou elástico: no geral, acontecem em solos não saturados 
porque não envolvem expulsam de água dos vazios. É o recalque que acontece 
ao aplicar um carregamento no solo e retira-lo rapidamente, o solo irá deformar 
e após o alivio do carregamento voltará para seu estado natural inicial. 
Deformações bem pequenas e em geral acontecem em solo mais granulares. 
Recalque por adensamento primário: causam deformações plásticas 
permanentes. Acontecem principalmente em solo saturado e causam a 
expulsam de água dos espaços vazios devido a aplicação de um carregamento. 
Em geral, acontecem em solo finos e saturados. 
Recalque por adensamento secundário: causam deformações plásticas 
permanentes. Solo tem deformação e tensão efetiva constante. É um ajuste 
plásticos das partículas e só acontecem em solo finos, como argila. 
▪ TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO: 
É a máxima tensão que o solo já esteve submetido ao longo da sua história 
geológica. 
▪ DE ACORDO COM O HISTÓRICO DAS ARGILAS, ELAS SÃO 
CLASSIFICADAS EM: 
Pré-adensada (PA): sua tensão de pré-adensamento é maior que a tensão 
efetiva geostáticas atual. OCR maior do que 1. Solos que tiveram alivio de carga 
como rebaixamento do lençol freático ou erosão. 
Sub-adensada: sua tensão de pré-adensamento é menor que a tensão efetiva 
geostáticas atual. OCR menor do que 1. 
Normalmente adensada (NA): sua atual tensão efetiva é a tensão que provocou 
seu adensamento. OCR igual a 1. 
▪ POR QUE CONHECER O HISTÓRIO E A CLASSIFICAÇÃO DAS 
ARGILAS? 
É necessário para conhecer o comportamento do solo. Em argilas PA, haverá 
um intervalo até atingir sua tensão de pré-adensamento, ou seja, durante esse 
intervalo as deformações são menores, quando comparadas a um solo NA, no 
qual não existe esse intervalo e qualquer tensão a mais aplicada no solo irá ser 
maior que sua tensão de pré-adensamento e sua deformação. 
▪ ENSAIO DE ADENSAMENTO: 
Durante o ensaio, tem-se os ciclos de carregamento aplicados no solo de 24 em 
24 horas, dobrando o carregamento. Monta-se graficamente uma relação da 
variação de índice de vazios e tensão vertical. 
O ensaio de adensamento só pode ser realizado em amostra indeformadas, em 
solos em seu estado natural para obter paramentos iguais ao solo em campo. 
Obtém o índice de recompressão (CR), índice compressão (CC) e a tensão de 
pré-adensamento através de métodos gráficos: Método de Casa Grande e 
Método de Pacheco e Silva. 
Amolgamento: durante o processo de coleta de amostra indeformada pode 
acontecer o amolgamento, no qual tira a amostra do seu estado natural. Pode 
acontecer por alguma vibração ou na cravação do amostrador. 
 
▪ TÉCNICAS PARA ACELERAR RECALQUES: 
Sobrecargas: aterros. Aumenta a tensão efetiva e as deformações acelerando 
os recalques. Desvantagens: descarte do material e custo. 
Drenos: drenos de areia e geodreno. Retirando a água de solo e diminuindo a 
altura drenante horizontal, diminui a poropressão e aumenta a tensão efetiva, 
aumentando as deformações e acelerando os recalques. Desvantagens: pode 
causar amolgamento. 
Pré-carregamento por vácuo: insere-se vácuo em determinados pontos 
gerando carregamentos, aumentando a tensão efetiva e acelerando os 
recalques. Desvantagens: necessita de muita energia e aumenta o custo da 
obra. 
▪ TÉCNICAS PARA REDUZIR RECALQUES: 
Colunas Granulares: aumenta a resistência do solo servindo de estrutura de 
reforço. 
Aterro estaqueado: o solo é aterrado também com estacas fazendo com que o 
carregamento seja recebido através delas, reduzindo e/ou impedindo o recalque 
do solo. 
EPS (materiais com densidade reduzida): insere-se no solo materiais com 
densidade reduzida como isopor e depois coloca aterro. Dessa forma, os 
recalques são menores do que quando o aterro é colocado diretamente no solo. 
Injeções de consolidação: técnica de estabilização que faz injeções de cimento 
no solo aumentando sua resistência.