Lista de Exercícios de Avaliação

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ 
CURSO LATO SENSU EM ENGENHARIA GEOTÉCNICA EM 
PARCERIA COM ALCOA 
 
MECÂNICA DOS SOLOS 
 
AVALIAÇÃO (LISTA DE XERCÍCIOS) 
 
Q.1. Defina e cite pelo menos dois exemplos de solos residuais e solos sedimentares. 
 
Q.2. Em uma obra rodoviária recém-construída foi verificada a ocorrência de trincas no pavimento logo após 
o período chuvoso. Sabe-se que as camadas de base (40% de pedregulho, 30% de areia e 30% de argila) e 
sub-base (40% de pedregulho, 40% de areia e 20% de argila) foram compactadas com umidades abaixo da 
umidade ótima (ramo seco) e que o revestimento asfáltico utilizado, foi construído com materiais de ótima 
qualidade e atendendo a todas as especificações de construção. Com a finalidade de detectar onde estaria 
ocorrendo o problema determinou-se a mineralogia da fração argila dos solos das camadas de base, sub-
base e do subleito, conforme apresentado a seguir: 
- Base: quartzo, caulinita e montmorilonita. 
- Sub-base: quartzo, caulinita e ilita. 
- Subleito: quartzo, clorita, interestratificados e feldspatos. Com base no exposto acima, indique a possível 
causa do surgimento das trincas e explique por quê? 
Figura 1 
 
Q3. Dispondo-se de diversos tipos de solos para a construção de uma obra rodoviária cite dois exemplos de 
argilominerais que podem gerar problemas para a obra quando presentes no solo. Que tipos de problemas 
estes minerais podem gerar? 
 
Q.4. É feito um corte com volume de 120 m3 de solo, com um índice de vazios e = 1,16. Determine qual o 
volume de aterro com índice de vazios e=0,75 que pode ser executado com esse solo. 
 Figura 2 
 
Q.5. Com relação aos índices de consistência, explique o significado físico (não matemático) para Limite de 
liquidez, limite de plasticidade e limite de contração. 
 
Q.6. Qual é o IP de uma areia pura amarela cujo limite de liquidez é 5%? 
 
Q.7. Quais os dois principais tipos de permeâmetro? Explique o funcionamento de cada um (deduza as 
equações para k); quando se usa um ou outro? 
 
 
 
 
Q.8. Os resultados seguintes foram obtidos em laboratório para a determinação do limite de liquidez em uma 
amostra de solo 
 
 
Q.9. As tabelas abaixo contêm os resultados obtidos no ensaio de granulometria realizado segundo a NBR 
7181 – Solo – Análise Granulométrica. Considerando os dados abaixo referentes à preparação da amostra 
ensaiada e às características dos grãos trace a curva granulométrica do solo e defina as percentagens de 
pedregulho, areia, silte e argila presentes na amostra de solo. Dados da amostra: 
1) Massa da amostra: 700 g 
2) Umidade Higroscópica: 11% 
3) Massa específica dos grãos: 2, 77 g/cm3 
4) Viscosidade do meio dispersor à temperatura de ensaio: 8x10-6 g.s/ cm3, ρc=ρd= 1,0 g/cm3 
 
As tabelas abaixo contêm os resultados obtidos no ensaio de granulometria realizado segundo a NBR 7181 – 
Solo – Análise Granulométrica. Considerando os dados abaixo referentes à preparação da amostra ensaiada 
e às características dos grãos trace a curva granulométrica do solo e defina as percentagens de pedregulho, 
areia, silte e argila presentes na amostra de solo. 
Dados da amostra: 
• Massa da amostra seca ao ar (Mt): = 7000 g 
• Umidade higroscópica (w) = 11% 
• Massa específica dos grãos (g )= 2,77 g/cm³; 
• Viscosidade do meio dispersor à temperatura de ensaio ()= 8 x 10-6 g.s/cm²; 
• c = d = 1,0 g/cm³. 
Peneiramento grosso 
100
)(
x
M
MM
Q
s
is
g
−
= 
Peneira Abertura Solo Solo ret. % que 
 (mm) retido(g) acumul. Mi(g) Passa (Qg) 
𝑀𝑠 =
𝑀𝑡−𝑀𝑔
(100+𝑤)
𝑥100+𝑀𝑔 
w – umidade; 
Mt - Massa da amostra seca ao ar; 
Mg – Massa da amostra seca retida 
acumul. Na peneira 10; 
Ms – Massa total da amostra seca 
3" 76,1 0 
2" 50,8 272,8 
1 1/2" 38,1 460,9 
1" 25,4 612,1 
3/4" 19,1 573,8 
3/8" 9,5 1577 
4 4,76 1214,9 
10 2,00 1140,4 
Fundo 
Peneiramento fino 
𝑄𝑓 =
𝑚ℎ𝑥100 −𝑀𝑖(100 + 𝑤)
𝑚ℎ𝑥100
.𝑁 
 
N – Percentagem que passa na peneira 
10; 
mh – massa da amostra úmida 
submetida ao peneiramento fino ou a 
sedimentação 
 
Peneira Abertura Solo Solo ret. % que 
 (mm) retido(g) 
acumul. - 
Mi(g) Passa (Qf) 
16 1,19 8,42 
30 0,59 5,64 
40 0,42 3,65 
60 0,25 1,78 
100 0,149 5,05 
200 0,074 4,49 
Fundo 
 
 
 
 
Granulometria por sedimentação 
mh(g) = 120 g Dens. N.º 863 
Tempo 
Tempo 
(s) 
Hora 
Temp. 
(º C) 
L(g/cm3) Ld(g/cm3) a(cm) QS(%) d(mm) 
30s 30 10:20:30 26,00 1,0420 
1 min 60 10:21:00 26,00 1,0410 
2 min 120 10:22:00 26,00 1,0405 
4 min 240 10:24:00 26,00 1,0403 
8 min 480 10:28:00 26,10 1,0400 
s
dc
dg
g
s
m
LLV
NQ
).(.
..
−
−
=



 𝑚𝑠 =
𝑚ℎ
100+𝑤
𝑥100 
t
a
d
dg
.
.1800


−
= 
L – Leitura do densímetro na sedimentação; 
Ld – leitura do densímetro no meio dispersor (Figura 1) 
g - Massa especifica dos grãos, em g/cm³; 
d– Massa especifica do meio dispersor, na temperatura do ensaio, em g/cm³ – obs: usar 1 g/cm³ 
(Ver norma) 
c – Massa especifica da água, à temperatura de calibração do densímetro (20ºC), em g/cm³; 
V = 1000 cm³ 
 − Viscosidade do meio dispersor à temperatura de ensaio, em g.s/cm²; 
a – altura de queda das partículas, em cm; 
d – diâmetro das partículas, em mm. 
 
Tabela – Razão entre a densidade relativa da água à temperatura (T) e a densidade relativa da água a 20 oC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Temperatura 
(
o
C)
Densidade relativa 
da água
Fator de 
correção (k20)
Temperatura 
(
o
C)
Densidade relativa 
da água
Fator de 
correção (k20)
4 1,0000 1,0018 19 0,9984 1,0002
5 1,0000 1,0018 20 0,9982 1,0000
6 0,9999 1,0017 21 0,9980 0,9998
7 0,9999 1,0017 22 0,9978 0,9996
8 0,9999 1,0017 23 0,9976 0,9993
9 0,9998 1,0016 24 0,9973 0,9991
10 0,9997 1,0015 25 0,9971 0,9989
11 0,9996 1,0014 26 0,9968 0,9986
12 0,9995 1,0013 27 0,9965 0,9983
13 0,9994 1,0012 28 0,9963 0,9980
14 0,9993 1,0011 29 0,9960 0,9977
15 0,9991 1,0009 30 0,9957 0,9974
16 0,9990 1,0008 31 0,9954 0,9972
17 0,9988 1,0006 32 0,9951 0,9969
18 0,9986 1,0005 33 0,9947 0,9965
 
1,0000
1,0005
1,0010
1,0015
1,0020
1,0025
1,0030
1,0035
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
Temperatura (oC)
Figura 1 – Curva de variação das leituras do densímetro (Ld), no meio dispersor, em função da 
temperatura
Figura 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q.10. Classificar os solos a partir do diagrama triangular. 
a) 50% argila; 20% areia; 30 silte; curva em vermelho (argila) 
b) 10% areia; 85% silte; 5% de argila; curva em amarelo (silte) 
 c) 10 areia; 55% silte; 35argila. Curva em verde (argila siltosa) 
 
Q.11. No quadro a segui estão os LL e IP para diversos solos, cujas curvas granulométricas estão na figura 
abaixo. Classifique os solos tanto pelo método rodoviário HRB quanto pelo método unificado SUCS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
%
 q
u
e
 p
a
s
s
a
Diâmetro das partículas (mm)
 
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1,000 1,010 1,020 1,030 1,040 1,050
Leitura do densímetro (L)
a 
a' 
curva a (para as 3 primeiras leituras)
curva a’
(para as leituras subsequentes)
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1,000 1,010 1,020 1,030 1,040 1,050
Leitura do densímetro (L)
a 
a' 
curva a (para as 3 primeiras leituras)
curva a’
(para as leituras subsequentes)
Figura 2 – Curvas de variação da altura de queda das partículas (a) em função da leitura do 
densímetro (L)
Figura 4 
 
 
 
 
 
Q.12. Quais são as consequências da ocorrência de águas subterrâneas no comportamento das obras de 
engenharia? 
Q.13. Para medir a permeabilidade dos solos ou rochas utiliza-se o coeficiente de permeabilidade, o que fica 
definido pela lei de Darcy. Enuncie essa lei. O que é permeabilidade e a que ela é devida? 
Q.14. Porque no líquido a carga total é constante. Nos solos acontece a mesma coisa? Por quê? 
Q.15. É correto dizerque o piezômetro mede a altura do nível d’água do terreno? Por quê? 
Q.16. Quando 2 solos de permeabilidades diferentes são colocados em série, a vazão que passa através dos 
solos é idêntica (equação da continuidade). Em qual material ocorrerá a maior perda de carga: no solo de 
maior ou no de menor permeabilidade? 
Q.17. Cite 3 fatores que influenciam o coeficiente de permeabilidade, explicando sucintamente. 
Q.18. A determinação do coeficiente de permeabilidade é feita através de ensaios de carga constante e carga 
variável, que podem ser realizados no campo ou no laboratório. Para determinação da permeabilidade de 
um solo argiloso, qual desses ensaios você recomendaria? Por quê? 
 
 
 
 
Q.19. Um canal e um rio correm paralelamente, tal como indicado na figura abaixo. Considerando-se as 
indicações nele contidas e sabendo-se que o coeficiente de permeabilidade da areia é 65 x 10-3cm/s, pede-
se calcular a perda de água do canal, por infiltração, em cm3 /s/km. 
Figura 5 
Q.20. A Figura 6 abaixo apresenta um esquema de fluxo de contaminantes através do solo. Considerando o 
mecanismo de transporte de advecção, estimar a quantidade de contaminantes despejado no rio 
diariamente. 
 
 
(a) Corte (b) Planta 
Figura 6 
 
Q.21. Traçar o diagrama de subpressões na base da barragem de concreto, cuja seção transversal está 
esquematizada a seguir, considerando o nível d’água de jusante como plano de referência. 
 
Figura 7 
 
Q.22. A figura a seguir mostra uma seção de barragem de terra homogênea (k=2 x 10-4cm/s), trace a rede de 
fluxo e determine a vazão em m3/dia/m. A seção da barragem tem 10,00 m de altura, 4,00 m de largura de 
crista, com reservatório a 1,00 m abaixo da crista, e taludes de montante e jusante com inclinação de 2,5:1 
(H:V). 
 
 
 
 
 
Figura 8 
 
Q.23. A Figura 9 apresenta a distribuição granulométrica de uma areia. Verifique se esse material pode ser 
utilizado para tapete drenante de uma barragem de terra, cujas características granulométricas do solo de 
empréstimo para construção da barragem são apresentadas na Figura 10. 
 
 
Figura 9 
 
 
Figura 10 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,01 0,1 1 10 100
P
o
rc
e
n
ta
ge
m
 q
u
e
 p
as
sa
 (
%
)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Curva granulometrica - Materiais granulares
Areia
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
P
o
rc
e
n
ta
ge
m
 q
u
e
 p
as
sa
 (
%
)
Diâmetro dos Grãos (mm)
Curva granulometrica - Solo
 
 
 
 
 
 
Q.24. Com uma amostra de solo de uma encosta que será usado para a construção de um aterro compactado, 
foi realizado, em laboratório, um Ensaio Normal de Compactação (Proctor Normal), sem secagem e sem 
reuso do material, obtendo-se os resultados da tabela abaixo. Sabendo-se que esse solo não apresentou 
nenhuma fração retida na peneira nº 4 (4,8 mm), determinar a umidade ótima e a densidade aparente seca 
máxima. 
 
 
 
 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,0010 0,0100 0,1000 1,0000 10,0000 100,0000
P
o
rc
en
ta
ge
m
 q
u
e 
p
as
sa
 (
%
)
Diâmetro dos Grãos (mm)
0
1
2
3
4
5
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
gd
(K
N
/m
3
)
w(%)
CURVA DE COMPACTAÇÃO 
 
 
 
 
Q.25. Sabendo-se que o solo da encosta tem, em média, uma massa específica natural de 1,75 g/cm3 e um 
grau de saturação de 60%, localizar esse solo no gráfico de compactação do exercício 24 e discutir as 
providências a serem tomadas para que o solo possa ser compactado próximo da umidade ótima. 
 
Q.26. Para um ensaio de cisalhamento direto em areia, com tensão normal na ruptura de 100kPa, tensão 
cisalhante de 35kPa pede-se determinar o ângulo de atrito, a direção e magnitude das tensões principais: 
 
Q.27. O quadro abaixo apresenta resultados de ensaios CD em areia média, nos quais os corpos de prova 
tinham o mesmo índice de vazios inicial. Obter os círculos de Mohr e estimar valores de ` para níveis de 
tensão entre 0 - 500kPa e 1.000 - 1.500kPa. 
Ensaio 3 (kPa) (d)ruptura (kPa) 
1 100 480 
2 400 1870 
3 997 4080 
 
 
 
Q.28. Determine as tensões totais, as poro-pressões e as tensões efetivas atuantes às cotas -2m, -5m, -8m e 
-12m, mostradas na Figura 11. Obs.: Arbitre os dados faltantes 
 
Figura 11 – Perfil geotécnico 
 
Q.29. Qual o tempo necessário para que ocorra um recalque por adensamento de 33 cm, causado pelo aterro 
construído recentemente? 
 
 
 
 
 
gt = 18 kN/m³
Areia grossa, medianamente NA
compacta, amarela
w = 20%
Argila marinha, muito mole, preta (gsat = 15 kN/m³)
Silte arenoso, pouco compacto, variegado (gsat = 17 kN/m³)
-12m
-2m
Rocha sã (Granito)
0
Cotas
-5m
-8m
gaterro=16,5 kN∕m3 
gareia=17 kN∕m3 
gargila=18,5 kN∕m3 
0,00 
+4,00 
-5,00 
-13,00 
Aterro 
Areia 
Areia 
Argila 
N.A. 
CC=0,6 
CV=10-4 cm2∕s 
eo=1,2 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela – Fator Tempo T (T= f(U)) 
 
 
Q.30. Dado o gráfico do ensaio de adensamento, determinar: a) Tensão de pré-adensamento; b) índice de 
compressão; calcular o recalque para a Questão 29, utilizando os parâmetros determinados. 
 
 
 
 
 
Figura 13