CCE0255 MdeSolos U 4

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CCE0255 
MECÂNICA DOS SOLOS
Unidade 4
SOLOS FINOS E SOLOS GRANULARES.
Prof. Dr. Guillermo Ruperto Martín Cortés
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Unidade 3 - SOLOS FINOS E SOLOS GRANULARES
4.1. Solos finos e solos granulares
4.2 Amolgamento e sensibilidade das argilas
4.3 Tixotropia
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4.1. Solos finos e solos granulares
A nomenclatura dos horizontes
Horizonte A é o solo propriamente dito, capaz de abrigar uma vida mais ou menos intensa. 
A0 a parte do horizonte A que contém restos vegetais, os quais conservam ainda a sua estrutura visível a olho nú. 
A1 camada do horizonte A contendo matéria orgânica humificada que perdeu a sua estrutura original. 
A2 camada praticamente não contém mais matéria orgânica visível a olho nu.
A3 a matéria orgânica não é mais observada.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Horizonte B é um horizonte mais denso, mais argiloso, com maior poder de retenção d'água, menos poroso. Isto é no geral conseqüência do processo de iluviação, em virtude do qual o horizonte B recebe partículas do horizonte A e às vezes, também do horizonte C, quando, por falta de drenagem, as águas sobem, nas épocas chuvosas. 
O início do horizonte B geralmente marca o limite da profundidade do solo disponível às plantas. Este horizonte pode também receber os índices 1, 2, 3, etc, quando nele se notam camadas de permeabilidade ou estrutura diferente.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Horizonte C é o que conserva a estrutura visível da rocha-mater. É, talvez, mais rocha decomposta que solo propriamente dito.
Encontram-se também solos, cujo horizonte superficial é B. Geralmente, pastagens velhas ou encostas de morros severamente maltratadas pela erosão, das quais o horizonte A foi completamente varrido pelas águas.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Horizonte G, é aquele no qual se observam as oscilações do lençol d'água freático de acordo com a época do ano ou com o regime das chuvas, acarretando o revezamento da predominância no solo ora das reações de oxidação, ora das de redução.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Quando não existe o horizonte impermeável ou pouco permeável B, e abaixo da capa mais ou menos humosa do solo encontramos um horizonte que guarda a estrutura da rocha, mas contendo raízes das plantas, estamos em presença de um horizonte A-C.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Os vários horizontes de um perfil de solo podem se revezar de todas as maneiras, conforme o tipo de solo, a situação topográfica ou o tipo de utilização. 
Podemos ter, assim, um horizonte A abaixo do B, mas não é possível que abaixo de C encontremos A ou B, porque tal horizonte C não terá a estrutura da rocha-mater, não obstante a aparência.
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José Setzer. AS CARATERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE SOLOS DO ESTADO DE SÃO PAULO. Bragantia – Boletim Técnico do Instituto Agronômico do Estado de São Paulo. Vol. 1. Campinas. No. 4. 1941.
4.1. Solos finos e solos granulares
A classificação dos solos pela sua origem é um complemento importante para o conhecimento das ocorrências e para a transmissão de conhecimentos acumulados. 
Algumas vezes, a indicação da origem do solo é tão ou mais útil do que a classificação sob o ponto de vista da constituição física.
Os solos podem ser classificados em dois grandes grupos: solos residuais e solos transportados.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Solos residuais 
São o resultado da decomposição in situ das rochas.
Ocorrem quando a rocha se altera e decompõe antes de atuar os agentes da erosão e transporte. 
A velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a temperatura, o regime de chuva e a vegetação. 
As condições existentes nas regiões tropicais são favoráveis a degradações mais rápidas da rocha,razão pela qual as maiores ocorrências de solos residuais ocorrem nestas regiões, entre elas o Brasil.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Perfil de solo residual de decomposição de gnaisse (Vargas, 1981)
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4.1. Solos finos e solos granulares
Os solos residuais se apresentam em horizontes com grau de intemperismo decrescente. Vargas (1981) identifica as seguintes camadas, cujas transições são gradativas, conforme mostra a Figura do slide precedente.
Solo residual maduro: superficial ou soto posto a um horizonte “poroso” ou “húmico”, e que perdeu toda a estrutura original da rocha-mãe e tornou-se relativamente homogêneo. 
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4.1. Solos finos e solos granulares
Saprolitro ou solo saprolítico: solo que mantém a estrutura original da rocha-mater,mas perdeu a consistência da rocha. Visualmente pode confundir-se com uma rocha alterada, mas apresenta pequena resistência ao manuseio. É também chamado de solo residual jovem ou solo de alteração de rocha.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Rocha alterada: horizonte em que a alteração progrediu ao longo de fraturas ou zonas de menor resistência, deixando intactos grandes blocos da rocha original.
Em se tratando de solos residuais, é de grande interesse a indicação da rocha-mãe, pois ela condiciona, entre outras coisas, a própria composição física. 
Solos residuais de basalto são predominantemente argilosos, os de gnaisse são siltosos e os granitos apresentam teores aproximadamente iguais de areia média, silte e argila, etc.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Solos transportados: aqueles que foram levados ao seu local atual por alguns agentes de transporte. As características dos solos são função do agente transportador.
Solos formados por ação da gravidade dão origem a solos coluvionares. Ex.: os escorregamentos das escarpas da Serra do Mar, formando os taludes nos pés do talude da Serra, massas de materiais muito diversos e sujeitos a movimentações de rastejo.
Têm sido também classificados como coluviões, solos superficiais do planalto brasileiro depositados sobre solos residuais.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Solos resultantes do carregamento pela água são os aluviões, ou solos aluvionares. Sua composição depende da velocidade das águas no momento de deposição. 
Existem aluviões essencialmente arenosos, bem como aluviões muito argilosos, comuns nas várzeas quaternárias dos córregos e rios. 
Registra-se também a ocorrência de camadas sobrepostas de granulometrias distintas, devidas a diversas épocas e regimes de deposição.
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4.1. Solos finos e solos granulares
O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos. O transporte eólico provoca o arredondamento das partículas, em virtude do seu atrito constante. 
As areias constituintes dos arenitos brasileiros são arredondadas, por ser esta uma rocha sedimentar com partículas previamente transportadas pelo vento.
O transporte por geleiras dá origem aos drifts, muito freqüentes na Europa e nos Estados Unidos, mas com pequena ocorrência no Brasil.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Solos orgânicos
São chamados solos orgânicos àqueles que contém uma quantidade apreciável de matéria decorrente de decomposição de origem vegetal ou animal, em vários estágios de decomposição.
Geralmente argilas ou areias finas, os solos orgânicos são de fácil identificação, pela cor escura e pelo odor característico. 
A norma norte-americana classifica como solo orgânico àquele que apresenta LL de uma amostra seca em estufa menor do que 75% do LL de amostra natural sem secagem em estufa.
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4.1. Solos finos e solos granulares
O teor de matéria orgânica pode ser determinado pela secagem em mufla a 540°C.Solos orgânicos geralmente são problemáticos por serem muito compressíveis.
Eles são encontrados no Brasil principalmente nos depósitos litorâneos, em espessura de dezenas de metros, e nas várzeas dos rios e córregos, em camadas de 3 a 10 m de espessura. O teor de matéria orgânica em peso tem variado de 4 a 20%. 
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4.1. Solos finos e solos granulares
Por sua característica orgânica, apresentam elevados índices de vazios, e por serem de sedimentação recente, normalmente adensados, possuem baixa capacidade de suporte e considerável compressibilidade.
Em algumas formações, ocorre uma importante
concentração de folhas e caules em processo incipiente de decomposição, formando as turfas.
 São materiais extremamente deformáveis, mas muito permeáveis, permitindo que os recalques, devidos a carregamentos externos, ocorram rapidamente.
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4.1. Solos finos e solos granulares
A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que os compõem.
Numa primeira aproximação, pode-se identificar que alguns solos possuem grãos perceptíveis a olho nu, como os grãos de pedregulho ou a areia do mar, e que outros têm os grãos tão finos que, quando molhado, se transformam numa pasta(barro), não podendo se visualizar as partículas individualmente.
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4.1. Solos finos e solos granulares
A diversidade do tamanho dos grãos é enorme.
Existem grãos de areia com dimensões de 1- 2mm, e existem partículas de argila com espessuras da ordem de 0,1 a 10 Å (1 a 100nm). Isto significa que, se uma partícula de argila fosse ampliada de forma a ficar como tamanho de uma folha de papel, o grão de areia citado ficaria com diâmetros da ordem de 100 a 200 metros, um quarteirão.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Constituição mineralógica
As partículas resultantes da desagregação de rochas dependem da composição da rocha matriz.
Algumas partículas maiores, dentre os pedregulhos, são constituídas freqüentemente de agregados de minerais distintos.
O quartzo SiO2, presente na maioria das rochas, é bastante resistente à desagregação e forma grãos de silte e areia
Outros como feldspato, gipsita, calcita e mica, também podem ser encontrados. 
Os feldspatos são os minerais mais atacados pela natureza, dando origem aos argilominerais (caulinita, a illita e a esmectita), que constituem a fração mais fina dos solos, geralmente com dimensão inferior a 2 mm. 
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4.1. Solos finos e solos granulares
Alguns argilominerais são formados por uma camada tetraédrica e uma octaédrica (estrutura de camada 1:1), determinando uma espessura da ordem de 7 Å (1 Angstrom = 10nm), como a caulinita.
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Estrutura de uma camada de caulinita; (a) atômica, (b) simbólica.
As camadas assim constituídas encontram-se firmemente empacotadas, com ligações de hidrogênio que impedem sua separação e que entre elas se introduzam moléculas de água.
4.1. Solos finos e solos granulares
Noutros minerais o arranjo octaédrico é encontrado entre duas estruturas do arranjo tetraédrico (estrutura de camadas 2:1), definindo uma espessura de ≈10 Å . Com esta constituição estão as esmectitas e as illitas.
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Estrutura simbólica de minerais com camada 2:1; (a) esmectita com duas camadas de moléculas de água, (b) illita.
4.1. Solos finos e solos granulares
Solos lateríticos
A identificação dos solos lateríticos é de particular interesse para o Brasil, já que são típicos da evolução de solos em climas quentes, com regime de chuvas moderadas a intensas. 
Os solos lateríticos têm sua fração argila constituída predominantemente de minerais cauliníticos e apresentam elevada concentração de ferro e alumínio na forma de óxidos e hidróxidos, com peculiar coloração avermelhada.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Apresentam-se na natureza, geralmente não-saturados e com índice de vazios elevado, daí sua pequena capacidade de suporte. 
Quando compactados, entretanto, sua capacidade de suporte é elevada, sendo por isto muito empregado em pavimentação e em aterros. 
Depois de compactado, um solo laterítico apresenta contração se o teor de umidade diminuir, mas não apresenta expansão na presença de água.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Estrutura
Da combinação das forças de atração e de repulsão entre as partículas resulta a estrutura dos solos, que se refere à disposição das partículas na massa de solo e às forças entre elas. Lambe (1953) identificou dois tipos básicos de estruturas.
O conhecimento das estruturas permite o entendimento de diversos fenômenos notados no comportamento dos solos, como, por exemplo, a sensitividade das argilas.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Tipos de Estruturas
Solos Granulares (areias)
Siltes 
Argilas: Partículas carregadas com cátions absorvidos. 
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4.1. Solos finos e solos granulares
Combinação destas forças – f (disposição e proximidade das partículas e tipo de íon e concentração iônica do meio dispersor) determina a estrutura de solos argilosos – disposição das partículas na massa do solo (Lambe, 1963)
estrutura dispersa – campo repulsivo
estrutura floculada
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4.1. Solos finos e solos granulares
estrutura floculada, quando os contatos se fazem entre faces e arestas, ainda que através da água adsorvida; e
estrutura dispersa, quando as partículas se posicionam paralelamente, face a face.
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Estruturas de solos sedimentares; (a) floculada em água salgada, (b) floculada em água não salgada, (c) dispersa (Mitchel, 1976)
4.1. Solos finos e solos granulares
No caso de solos residuais e de solos compactos, a posição relativa das partículas é mais elaborada. 
Intimamente, existem aglomerações de partículas argilosas que se dispõem de forma a determinar vazios de maiores dimensões
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Exemplo de estrutura de solo residual, mostrando micro e macroporos.
4.1. Solos finos e solos granulares
Formas de classificar os solos:
pela sua origem,
pela sua evolução, 
pela presença ou não de matéria orgânica, 
pela estrutura, 
pelo preenchimento dos vazios.
Os sistemas baseados no tipo e no comportamento das partículas que constituem os solos são os mais conhecidos na engenharia de solos. 
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4.1. Solos finos e solos granulares
Sistema Unificado de classificação de solos
O Sistema Unificado de classificação de solos foi criado pelo engenheiro Arthur Casagrande para aplicação em obras de aeroportos, contudo seu emprego foi generalizado sendo muito utilizado atualmente pelos engenheiros geotécnicos, principalmente em barragens de terra.
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4.1. Solos finos e solos granulares
No sistema unificado os tipos de solos são representados pelo conjunto de duas letras. A primeira letra indica o tipo principal e a segunda a descrição complementar.
Por exemplo, CL corresponde a uma argila de baixa compressibilidade.
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4.1. Solos finos e solos granulares
LETRA
TAMANHOGRÃO
G
PEDREGULHO
S
AREIA
M
SILTE
C
ARGILA
O
SOLO ORGÂNICO
LETRA
CLASSIFICAÇÃO
W
BEM GRADUADO
P
MAL GRADUADO
H
ALTACOMPRESSIBILIDADE
L
BAIXA COMPRESSIBILIDADE
Pt
turfas
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Por exemplo: SW: areia bem-graduada. 
 H: argila de alta compressibilidade
4.1. Solos finos e solos granulares
Em linhas gerais, os solos são classificados, neste sistema, em três grandes grupos:
Solos grossos : aqueles em que a maioria absoluta dos grãos possui diâmetro maior que 0,074mm (> 50% em peso, dos seus grãos, são retidos na peneira # 200).
Esses são: Pedregulhos – areias – solos pedregulhosos ou arenosos com pouca quantidade de finos (silte e argila).
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4.1. Solos finos e solos granulares
b) Solos finos : aqueles em que a maioria absoluta dos grãos possui diâmetro menor que 0,074mm, ou seja são solos que a grande maioria da sua massa passa na peneira #200.
	Esses solos são: Siltes e argilas
c) Turfas : solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e extremamente compressíveis.
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4.1. Solos finos e solos granulares
SOLOS GRANULARES 
Classificação pela relação entre os diversos grupos de diâmetros de partículas referente ao % finos (φ<0,075 mm Peneira #200) presentes no solo. 
Solo de granulação grosseira (G ou S; pedregulho ou areia): Aquele solo com % finos < % fração acima da peneira # 50. 
Solo de granulação fina (M, C ou O; silte, argila ou solo orgânico): Aquele solo com % finos > % fração acima da peneira # 50. 
	Exemplos: solo de granulação grosseira, pode ser classificado como pedregulho ou como areia. 
	Se o solo tiver 30% de pedregulho, 40% de areia e 30% de finos, ele será classificado como areia S (areia).
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4.1. Solos finos e solos granulares
Características secundárias
Quando
o solo apresente < 5% passando na peneira # 200, deve ser verificada a sua composição granulométrica.
Os solos granulares podem ser "bem graduados" ou "mal graduados". 
Nos solos “bem graduados” (W), há predomínio de partículas de certo diâmetro.
 Nos solos “mal graduados” (P), os grãos apresentam uma grande faixa de diâmetros diferentes. 
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4.1. Solos finos e solos granulares
Características da curva granulométrica
Diâmetro correspondente ao tamanho médio dos grãos : D50 = diâmetro pelo qual passam cinqüenta por cento das partículas do solo.
D60 diâmetro abaixo do qual se situam 60% em peso das partículas do solo.
 D10 diâmetro que, na curva granulométrica, corresponde às partículas que passam em 10%.
 
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4.1. Solos finos e solos granulares
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Representação de D60 , D30 e D10 na curva granulométrica de um solo. 
4.1. Solos finos e solos granulares
Coeficiente de não uniformidade (CNU): relação entre o diâmetro pelo qual passam 60% das partículas de solo e o diâmetro pelo qual passam 10% das partículas.
	
A característica dos solos granulares é expressa pelo "coeficiente de não uniformidade", definido pela relação acima.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Quanto maior o coeficiente de não uniformidade, mais bem graduado é o solo. 
Areias com CNU < 2 são chamadas de areias uniformes.
O D10 também é referido como "diâmetro efetivo do solo'", devido a boa correlação entre ele e a permeabilidade dos solos.
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4.1. Solos finos e solos granulares
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4.1. Solos finos e solos granulares
A areia do rio Tiete é mais bem graduada que a areia de Copacabana por ter coeficiente de não uniformidade maior.
O CNU indica a amplitude dos tamanhos de grãos.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Coeficiente curvatura
O coeficiente de curvatura detecta melhor o formato da curva granulométrica e permite identificar eventuais descontinuidades ou concentração muito elevada de grãos mais grossos no conjunto.
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4.1. Solos finos e solos granulares
Classificação da curva granulométrica quanto ao coeficiente de curvatura:
1 < Cc < 3 solo bem graduado
Cc < 1 ou Cc > 3 solo mal graduado
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4.1. Solos finos e solos granulares
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4.2 Amolgamento e sensibilidade das argilas 
AMOLGAMENTO É o fenômeno da perda de resistência de um solo por efeito da destruição de sua estrutura.
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