Lista de Mecânica dos Solos - Resolvida UFBA

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UFBA - ESCOLA POLITÉCNICA - DCTM
DISCIPLINA: ENG 106 - MECÂNICA DOS SOLOS
1. PROVA - PROF. JOÃO CARLOS JORGE DA SILVA
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GRANULOMETRIA
1. Defina coeficiente de não uniformidade (Cu). Para que é utilizado?
Resp.: É a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e 10%, tomados na
curva granulométrica.
Cu = D60 / D10
O Cu é utilizado na classificação dos solos grosseiros, pois dá indicação da
graduação do mesmo. Um solo mal graduado possui Cu próximo da unidade.
2. Defina Diâmetro Efetivo (D10) obtido de uma curva granulométrica.
Resp.: Diâmetro efetivo (D10): é diâmetro ao qual corresponde o ponto da curva granulométrica
de 10% passante, ou seja, 10% das partículas do solo possuem diâmetros inferiores ao D10
sedimentação peneiramento, ou seja, equivalente a 10% em massa dos grãos menores do que ele.
3. Quais as limitações do ensaio de sedimentação utilizado na análise granulométrica?
4. Entre os solos com curvas granulométricas uniforme, contínua e descontínua, qual teria a
princípio a maior massa específica? explique.
Resp.: A que teria maior massa específica é a curva granulométrica uniforme
(curva C) pois, os grãos tem o diâmetro efetivo (D10) maior do que os grãos das
demais curvas.
5. Dentre as curvas granulométricas conhecidas, quais as que satisfazem os critérios de: (a) para
utilização como drenos; (b) para utilização como aterro; (c) NUNCA para utilização como dreno.
justifique as respostas
FORMAÇÃO
6. Um depósito de solo mole é geralmente sedimentar ou residual? Como deve ter sido formado
esse tipo de solo?
7. Segundo a formação, quais os tipos de solos que muito provavelmente ocorrem nas áreas mais
altas (morros) e nas áreas mais baixas (vales) de nossa cidade? Apresente um perfil esquemático
dessas formações.
8. Como o agente transportador influencia na forma e tamanho dos grãos dos solos sedimentares?
exemplifique.
9. Descreva o perfil de intemperismo de um solo residual e as principais características de
cada camada.
Resp.: O solo residual possui: PERFIL DE SOLO
RESIDUAL
- Ausência de transporte;
- Velocidade de decomposição da
rocha > vel. de remoção;
- Perfil típico.
Rocha Sã – Não sofreu ainda intemperização.
Rocha Alterada – Matriz de rocha com intrusões de solo.
Solo Saprolítico – Características da rocha mãe (mesmos minerais), menor
resistência ao manuseio. Camada de elevada heterogeneidade, onde é freqüente
a presença de matacões. Dificuldades na amostragem e definição de amostra
representativa.
Solo Residual Jovem – maior porcentagem de pedregulho (> 4,8mm), irregulares
quanto a resistência mecânica, cor, permeabilidade e compressibilidade. Cuidados
devem ser tomados quanto da execução de sondagens SPT em solo residual
jovem, pois a presença de pedregulhos pode danificar o amostrador.
Solo Residual Maduro – Mais homogêneos, mais superficiais, não apresentam
semelhanças com a rocha de origem. Presença de matéria orgânica.
10. De que forma o processo de intemperismo age sobre o solo/rocha?
Resp.: Ação simultânea de agentes químico e físicos que, decompõe e
desintegra, respectivamente a rocha dando origem ao solo.
INTEMPERISMO QUÍMICO: Decomposição, oxidação, hidratação e carbonatação.
Origina o solo fino.
INTEMPERISMO FÍSICO: Desagregação, água, temperatura, vento, vegetação,
anamais, chuva, etc. Origina o solo grosso.
LIMITES DE CONSISTÊNCIA
11. O que são os limites de consistência e defina cada um deles.
Resp: Limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do solo
LL: teor de umidade que solo passa do estado plástico para o fluido. O limite de liquidez (LL) é o
teor de umidade determinado pelo aparelho de Casagrande. Ele
é constituído por uma concha metálica unida a uma manivela que a move, fazendo-a cair
sobre uma base sólida um certo número de vezes, até o fechamento de 1 cm da ranhura
padrão, feita previamente no solo colocado na concha. O limite de liquidez corresponde ao
teor de umidade em que a ranhura se fecha com 25 golpes
LP: Teor de umidade em que o solo passa do estado semi-sólido para estado plástico, é o teor de
umidade necessário e suficiente para rolar uma porção do solo umedecido sobre uma placa de
vidro até formar um pequeno cordão com 3 mm de diâmetro e 12 cm a 15 cm de comprimento.
LIMITE DE CONTRAÇÃO (LC): Teor de umidade a partir do qual o solo não mais
se contrai.
12. Defina o que é índice de plasticidade.
É a diferença entre o limite de liquidez e de plasticidade. O intervalo de variação de umidade no
qual o solo se encontra no estado plástico. (IP = LL - LP)
13. Defina Limite de Plasticidade e descreva o ensaio para sua obtenção.
Resp.: Limite de plasticidade (LP) é o teor de umidade em que o solo passa do
estado semi-sólido para o estado plástico.
Ensaio:
- Uma vez destorroado o material, deve-se passar o mesmo na peneira 40 (
e tomar 100g;
- Colocar a amostra na cápsula de porcelana, adicionar água destilada em
pequenas porções, misturando e homogenizando continuamente o solo com água;
- Tomar cerca de 10g da amostra assim preparada e formar uma pequena bola,
para ser rolada na placa de vidro até ficar na forma cilíndrica;
- Se a amostra se fragmentar antes de atingir o diâmetro de 3mm, transferir para a
cápsula de porcelana, adicionar água, homogenizar e repetir o procedimento;
- Se a amostra não se fragmentar ao atingir 3mm, volta-se a amassar entre os
dedos o material, homogenizar e repetir o processo de rolagem;
- Ao se fragmentar o cilindro de solo, com diâmetro de 3mm, transferir para a
cápsula de alumínio e levar à estufa, para determinação de umidade;
- Repete-se o procedimento acima para um mínimo de três teores de umidade.
14. Defina Limite de Liquidez e descreva o ensaio para sua obtenção.
Resp.: Limite de liquidez (LL) é o teor de umidade em que o solo passa do estado
plástico para o estado fluido.
Ensaio:
- Uma vez destorroado o material, deve-se passar o mesmo na peneira 40 (
e tomar 100g;
- Coloca-se o material na porcelana, adiciona-se água destilada e homogeniza a
pasta, durante 15 a 30 minutos, tentando tirar as bolhas de ar existentes;
- Transferir parte da mistura para a concha do aparelho de Casagrande, de forma
que a espessura na parte central seja cerca de 10mm;
- Retomar o excesso do material para a porcelana;
- Passar o cinzel perpendicularmente à superfície da concha, de forma a dividir a
massa do solo em duas partes;
- Girar a manivela ou ligar o aparelho numa razão de 2 voltas por segundo, até a
ranhura se fechar ao longo de um comprimento de 1,3 cm aproximadamente.
Anotar o número de golpes. Transferir o material daquele trecho que se uniu
(1,3cm) para uma cápsula de alumínio e levar à estufa, para determinação da
umidade.
- Repetir o processo para diferentes teores de umidade;
- Traçar gráfico h x número de golpes;
- Determinar o teor de umidade correspondente a 25 golpes.
15. Que testes expeditos podemos utilizar para caracterizar os solos grossos? e os solos finos?
Resp.: Para os solos grossos podemos utili
zar os testes de peneiramento.
Para os solos finos podemos utilizar os testes de sedimentação.
CLASSIFICAÇÃO
16. Quais os requisitos básicos que devem satisfazer uma classificação de solos?
Resp.: (a) Os termos para discrição e denominação dos grupos devem ser
simples e de fácil lembrança;
(b) As divisões devem ser fechadas. Um solo não pode pertencer a dois
grupos diferentes;
(c) Simbologias empregadas devem ser simples e tradicionais;
(d) Deve-se evitar terminologias ambíguas;
(e) Devem ser baseadas em índices simples (granulometria e limites).
17. O que caracteriza os sistemas de classificação de solos HRB e o Sistema Unificado (SUCS).
No sistema de classificação H.R.B. os solos são reunidos em grupos e subgrupos,
em função da sua granulometria e plasticidade; e no sistema de classificação
SUCS os solos são classificados em três grandes grupos: Solos grossos, Solos
finos e Turfas.
18. Descreva o Sistema Unificado para Classificação de Solos (SUCS).
Pela primeira vez os solos orgânicos foramconsiderados como um grupo de
características e comportamento próprio e diferente dos outros dois. As mais
significativas mudanças e revisões, da norma antiga, podem ser resumidas em 4 itens:
A classificação de um solo é feita através de um símbolo e de um nome;
Os nomes dos grupos, simbolizados por um par de letras, foram normalizados;
Argilas e siltes orgânicos foram redefinidas;
Foi estabelecida uma classificação mais precisa.
Termos e símbolos utilizados:
SOLOSGROSSOS:
G = gravel (pedregulho) S= sand (areia)
W = well graded (bem graduado)
P = poorly graded (mal graduado)
C = clay (com argila) F = fine (com finos)
SOLOS FINOS:
L = low (baixa compressibilidade)
H = high (alta compressibilidade)
M = mo (silte em sueco)
O = organic (silte ou argila, orgânicos)
C = clay (argila inorgânica)
Os solos estão distribuídos em 6 grupos: pedregulhos (G), areias (S), siltes inorgânicos
e areias finas (M), argilas inorgânicas (C), e siltes e argilas orgânicos (O). Cada grupo
é então dividido em subgrupos de acordo com suas propriedades índices mais
significativos.
Os pedregulhos e areias com pouco ou nenhum material fino são subdivididos de
acordo com suas propriedades de distribuição granulométrica como bem graduado
(GW e SW) ou uniforme (GP e SP).
solos finos, se o retido na peneira 200 for maior que 30%, devemos acrescentar,
conforme o caso: "arenoso" ou "pedregulhoso". Se entre 15% e 30%, "com areia" ou
"com pedregulho". Para solos finos as propriedades índices mais importantes são os
limites de consistência, usados para subdividir as argilas dos siltes.
25. Considerando duas amostras de solos: A-1 e A-4 (segundo classificação de solos HRB). (a)
Qual dos dois seria mais indicado para uma base de uma rodovia? (b) Descreva o que você espera
destes tipos de solos? (c) Qual seria a provável classificação para este solo no sistema SUCS?
Resp.: (a) O solo A-1, pois é um solo granular que é indicado para utilização em
sub-leito rodoviário.
b) Grupo A-1: Fragmentos de pedra, pedregulhos e areia bem graduada, com
pouca ou nenhuma plasticidade.
Grupo A-2: Pedregulho e areia siltosa ou argilosa bem graduada, com material
cimentante de natureza friável ou plástica.
Grupo A-3: Areia fina.
C) A provável classificação seria o grupo dos solos grossos, onde estão
distribuídos em 6 grupos: pedregulhos (G), areias (S), siltes inorgânicos
e areias finas (M), argilas inorgânicas (C), e siltes e argilas orgânicos (O). Cada
grupo é então dividido em subgrupos de acordo com suas propriedades índices
mais significativos.
26. Um solo é classificado como GP no Sistema Unificado (SUCS). (a) Qual seria a provável
classificação para este solo no sistema HRB. (b) Como você descreveria este solo e quais as
principais características granulométricas. (c) Dados dois diâmetros efetivos Def=0,02 e Def=2,
qual seria o mais provável para este tipo de solo, por que?
a) Grupo A-1: Fragmentos de pedra, pedregulhos e areia bem graduada, com
pouca ou nenhuma plasticidade.
b) SOLOS GROSSO GP (menos que 50 % passando na # 200)
C) Def=2
INDICES FÍSICOS
19. Uma amostra de solo saturado possui volume de 0,002 m3, massa de 5,0 Kg e porosidade de
0,40. Determinar para esta amostra o índice de vazios e as massas específicas do solo aparente
seca, real dos grãos e aparente total.
e= VV/vs= n/1-n=VV/VS= 0,4/1-0,4=0,8/Vs = Vs= 1,2kg.
e=(vt-vs)/vs=( 5-1,2)/1,2= 3.17
YA=MA/VA= MA=VA*YA= 1*(MT-MS)=(5-1,2)= MA=3,8KG
Yg=MS/VS= (5-3,8)/1,2=1 DM³
Ms=(MT-ma)= 5-3,8=1,2 KG
YS=ms/VT= 1,2/2=0,6 KG/dm³
Yt=Mt/Vt=5/2=2,5dm².
20. Uma amostra de solo possui massa de 30 Kg e seu teor de umidade é de 29%. Calcule: (a) a
quantidade de água que se deve adicionar à amostra para que o teor de umidade aumente para
39,5%; (b) a quantidade de água que se deve retirar da amostra para que o teor de umidade fique
reduzido para 22,5%.
H%=Ma1/Ms x 100 = 0,29 = Ma1 / 30 - Ma1 = Ma1 = 6,74kg
Ms=Mt-Ma1= 23,26kg
39,5=Ma2/23,26*100 Ma2=9,20 kg
DM=Ma2-Ma1= 9,20-6,74=2,44 kg
22,5=Ma3/Ms*100= 22,5=Ma3/23,26*100= Ma3= 5,23 kg
DM=Ma1-Ma3= 6,74-5,23=1,50 kg.
21. A massa específica real das partículas de uma amostra de solo seco é igual a 2,30 Kg/dm 3.
Sabendo-se que essa amostra tem massa de 1,6 Kg, com volume de 1 x 10-3 m3. Determine: (a) a
massa específica aparente do solo seco; (b) a massa de água que a amostra deve absorver para
saturar.
Ys=Ps/Vt = 1,6/3 = 0,53kg/dm³
Vv=Vt-Vs= Vs-Ps/Yg= 3-1,6/2,3=2,30 kg
Ya=Pa/Vv= Pa=YaxVv = 1x2,30= 2,30 Kg.
22. Uma amostra de argila saturada tem volume de 162 cm3 e massa de 0,29 Kg. Sendo a massa
específica real dos grãos igual a 2,78 Kg/dm3, pede-se:
(a) Índice de vazios;
e = Vv/Vs= vt-vs/vs= vt/vs-1= (vt/ms/yg)-1= (0.162/0,29/2,78)-1= (0,162/0,104)-1= e= 0,56
(b) teor de umidade;
Ma=Ya*Va=1*(Vt-Vs)= Ma=1(0,162-0,29/2,78)= Ma=0,06 kg
H%=Ma/Ms*100= 0,06/0,29= 0,2*100= 20%
(c) massa específica aparente total;
Yt=My/vt= (Ms+Ma)/Vt=( 0,06+0,29)/0,162= Yt=2,16kg/dm3
(d) porosidade.
n = VV/Vt= (vt-vs)/Vt= (0,162-0,29/2,78)/0,162= n=0,35
ARGILO-MINERAIS
23. Explique o mecanismo de expansão nos minerais argílicos do grupo da montmorilonita.
Grupo de argilominerais, expansivos distância basal: 10 a 20Å, Pequenos cristais l: 0,1 a 1µm,
espessura: 1/100 grande área superficial, grande capacidade de reter íons. Solos pouco
intemperizados, regiões temperadas e áridas, locais com drenagem impedida. Elevada capacidade
de expansão e contração, elevada plasticidade e pegajosidade, sujeitos a fendilhamento, solo de
consistência dura (secos).
24. Quais os principais grupos minerais argílicos e o que caracteriza cada um deles?
Caulinita: não expansivo, cristais lamelares hexagonais, Plasticidade baixa.
Ilita: parcialmente expansivo, cristais lamelares, Baixa expansão, adsorção d’água e plasticidade.
Esmectitas: expansivos, Pequenos cristais, (possibilidade de quebra dos grãos por adsorção
d’água) grande capacidade de reter íons.
Vermiculita: expansivo, elevada capacidade de expansão e contração, elevada plasticidadee
pegajosidade, ocorre em solos pouco intemperizados.