Mecanica dos Solos - Craig-61-70

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1.5 Descrição e classificação dos solos
É fundamental que exista uma linguagem-padrão para a descrição dos solos.
Para que seja abrangente, ela deve incluir tanto as características do material
do solo quanto da massa de solo in situ. As características do material podem
ser determinadas a partir de amostras deformadas do solo – isto é, amostras
que tenham a mesma distribuição granulométrica do solo in situ, mas nas
quais esta estrutura não esteja preservada. As características principais do
material são a distribuição de tamanho das partículas (distribuição
granulométrica ou graduação) e a plasticidade, a partir da qual pode ser
deduzido o nome do solo. As propriedades de distribuição granulométrica e a
plasticidade podem ser determinadas tanto por ensaios padronizados de
laboratório (conforme descrito nas Seções 1.3 e 1.4) quanto por
procedimentos visuais e manuais simples. As características secundárias do
material são a cor e o formato do solo, a textura e a composição das
partículas. As características da massa devem ser determinadas
preferencialmente no campo, mas, em muitos casos, podem ser detectadas em
amostras indeformadas – isto é, em amostras nas quais a estrutura do solo in
situ esteja basicamente preservada. Uma descrição das características da
massa deve incluir uma avaliação do estado de compactação in situ (solos
grossos) ou rigidez (solos finos) e detalhes de qualquer estratificação,
descontinuidade ou intemperismo. A conformação de outros detalhes
geológicos menores, denominada macrotextura do solo, deve ser descrita
cuidadosamente, já que pode influenciar de forma considerável o
comportamento do solo in situ sob o ponto de vista de engenharia. Exemplos
de aspectos da macrotextura são as camadas delgadas de areia fina e de silte
na argila, fissuras preenchidas com silte em argilas, pequenas lentes de argila
na areia, inclusões de material orgânico e orifícios de raízes. O nome da
formação geológica, se conhecida com exatidão, deve ser incluído na
descrição; além disso, o tipo de depósito pode ser indicado (depósito glacial,
aluvião, terraço fluvial), uma vez que pode indicar, de modo geral, o
comportamento provável do solo.
É importante distinguir entre descrição e classificação do solo. A
descrição do solo inclui detalhes tanto do material quanto das características
da massa do solo, portanto, é improvável que dois quaisquer tenham
descrições idênticas. Na classificação, por outro lado, um solo é enquadrado
em um dos grupos de comportamentos, cujo número é limitado, com base
apenas nas características do material. Dessa forma, a classificação dos solos
é independente da condição in situ de sua massa. Se o solo precisar ser
empregado em sua condição indeformada, por exemplo, para dar suporte a
uma fundação, será adequada uma descrição completa dele, sendo a adição de
sua classificação arbitrária. No entanto, a classificação será particularmente
útil se o solo em questão for usado como um material de construção ao ser
amolgado, por exemplo, em um aterro. Os engenheiros também podem se
basear em experiências passadas do comportamento de solos de mesma
classificação.
Procedimentos de avaliação rápida
Tanto a descrição dos solos quanto a sua classificação exigem um
conhecimento de granulometria e plasticidade. Isso pode ser determinado por
procedimentos completos em laboratório usando ensaios padronizados, de
acordo com as descrições das Seções 1.3 e 1.4, nas quais os valores que
definem a distribuição granulométrica e os limites de liquidez e plasticidade
são obtidos para o solo em questão. Alternativamente, a granulometria e a
plasticidade podem ser avaliadas por meio da utilização de um procedimento
rápido, que envolve opiniões pessoais baseadas no aspecto e na manipulação
(toque) do solo. Este procedimento pode ser usado no campo e em outras
situações em que o uso de um laboratório não seja possível ou justificado. No
procedimento rápido, devem ser usados os indicadores a seguir.
Partículas de 0,06 mm, limite inferior de tamanho de partícula para solos
grossos, são visíveis a olho nu e parecem duras, mas não arenosas quando
esfregadas entre os dedos; materiais mais finos parecem mais macios ao
toque. O limite de tamanho entre areia e pedregulho é de 2 mm, e este
representa o maior tamanho das partículas que se manterão unidas por atração
capilar quando úmidas. Deve ser feita uma análise puramente visual para
determinar se a amostra é bem ou mal graduada, o que é mais difícil com
areias do que com pedregulhos.
Se um solo predominantemente grosso contiver uma proporção
significativa de material fino, será importante saber se este é, em sua maior
parte, plástico ou não plástico (isto é, se os finos são, de modo predominante,
argila ou silte, respectivamente). Isso pode ser verificado pela dimensão com
a qual o solo exibe coesão e plasticidade. Uma pequena quantidade dele, da
qual as partículas grandes tenham sido removidas, deve ser moldada nas
mãos, adicionando-se água caso necessário. A coesão é indicada quando o
solo, contendo uma quantidade apropriada de água (ou seja, com o teor de
umidade adequado), pode ser moldado como uma massa relativamente firme.
A plasticidade é verificada quando o solo puder ser deformado sem se romper
ou esfarelar, isto é, sem perder a coesão. Se ambas forem grandes, então, os
finos serão plásticos. Se estiverem ausentes ou forem apenas fracamente
reconhecidas, então, os finos são basicamente não plásticos.
A plasticidade dos solos finos pode ser avaliada por meio de testes de
rigidez (ou dureza) e dilatância (ou dilação), descritos a seguir. Uma
avaliação de resistência seca também pode ser útil. Quaisquer partículas de
solo grosso, se presentes, são inicialmente removidas, e, depois, uma pequena
amostra do solo é moldada na mão até atingir uma consistência considerada
logo acima do limite plástico (isto é, apenas com água suficiente para
moldar); adicionase água ou permite-se que o solo seque quando necessário.
Assim sendo, os procedimentos são os que seguem.
Teste de rigidez (ou dureza)
Uma pequena parte do solo é rolada sobre uma superfície plana ou na palma
da mão até formar um cilindro que, a seguir, é amassado, rolando-se o solo
mais uma vez para formar um novo cilindro. O procedimento é repetido até
secar o suficiente para que este cilindro se parta em fragmentos (torrões) com
um diâmetro de aproximadamente 3 mm. Nessa condição, as argilas
inorgânicas de alto limite de liquidez são razoavelmente rígidas e duras; as de
baixo limite de liquidez são mais macias e esfarelam-se mais facilmente. Os
siltes inorgânicos produzem um cilindro fraco e frequentemente macio, que
pode ser difícil de construir e que se rompe e esfarela-se com facilidade.
Teste de dilatância
Uma porção de solo, contendo água suficiente para torná-lo macio, mas não
pegajoso, é colocada na palma de uma mão aberta (horizontal). O lado da
mão é, então, batido contra a outra mão muitas vezes. A dilatância é indicada
pelo surgimento de um filme lustroso de água na superfície da pasta de solo;
se esta for espremida e pressionada com os dedos, a superfície se tornará
fosca quando ela endurecer e, consequentemente, se esfarelar. Essas reações
são nítidas apenas em materiais que tenham partículas com tamanho de silte e
em areias muito finas. Argilas plásticas não apresentam reação.
Teste de resistência a seco
Deve-se deixar secar completamente, seja de forma natural, seja em um
forno, uma porção de solo com, mais ou menos, 6 mm de espessura. A
resistência do solo seco é, então, avaliada pela ruptura e pelo esfarelamento
entre os dedos. As argilas inorgânicas têm resistência a seco relativamente
alta; quanto maior ela for, maior será o limite de liquidez. Os siltes
inorgânicos de baixo limite de liquidez têm pouca ou nenhuma resistência a
seco, esfarelando-se facilmente entre os dedos.
Detalhes da descrição dos solos
Um manual detalhado para descrição de solos usado no Reino Unido é dado
na norma BS 5930 (1999), e a análise a seguir se baseia nela. No restanteda
Europa, o padrão é a EN ISO 14688–1 (2002), ao passo que, nos Estados
Unidos, é usada a ASTM D2487 (2011).* Os tipos básicos de solos são
matacões (boulders), pedras (cobbles), pedregulho (gravel), areia (sand), silte
(silt) e argila (clay), definidos em termos dos intervalos de tamanho das
partículas mostrados na Figura 1.2; além desses tipos, há a argila orgânica,
silte ou areia, e a turfa. Esses nomes são escritos sempre em letras maiúsculas
na descrição de um solo. Misturas de tipos básicos de solos são conhecidas
como tipos compostos.
Um solo é do tipo básico areia ou pedregulho (e esses tipos são
denominados solos grossos) se, depois de removidos quaisquer matacões ou
pedras, mais de 65% do material for do tamanho de areia ou de pedregulho.
Um solo é do tipo básico silte ou argila (denominados solos finos) se, depois
de removidos quaisquer matacões ou pedras, mais de 35% do material for do
tamanho de silte ou de argila. No entanto, essas percentagens devem ser
consideradas diretrizes aproximadas, não limites rígidos. Areia e pedregulho
podem, ainda, ser subdivididos em frações grossas, médias e finas, conforme
a definição da Figura 1.2. O estado de uma areia ou pedregulho pode ser
definido como bem graduado, mal graduado, de graduação uniforme ou de
Tabela 1.2
graduação aberta, de acordo com a definição da Seção 1.4. No caso de
pedregulhos, o formato das partículas (angular, subangular, subarredondada,
arredondada, lamelar, alongada) e a textura da superfície (áspera, lisa, polida)
podem ser descritos, se necessário. A composição das partículas também
pode ser indicada. Normalmente, as partículas de pedregulho são fragmentos
de rocha (por exemplo, arenito, xisto). As partículas de areia consistem, em
geral, em grãos minerais específicos (por exemplo, quartzo, feldspato). Solos
finos devem ser descritos como silte ou argila; termos como argila siltosa não
devem ser usados.
Solos orgânicos contêm uma parcela significativa de matéria vegetal
dispersa, que normalmente produz um odor característico e, muitas vezes,
uma cor marrom-escura, cinza-escura ou cinza-azulada. A turfa consiste,
predominantemente, em resíduos de plantas, que são, em geral, marrom-
escuros ou pretos e têm um odor característico. Se os restos de plantas forem
visíveis e conservarem alguma resistência, a turfa é descrita como fibrosa. Se
forem visíveis, mas sua resistência tiver desaparecido, a turfa é
pseudofibrosa. Se não forem visíveis restos de plantas, a turfa é descrita
como amorfa. O conteúdo orgânico é medido pela queima de uma amostra de
solo a uma temperatura controlada, a fim de determinar a redução de massa
que corresponde ao conteúdo orgânico. De forma alternativa, o solo pode ser
tratado com peróxido de hidrogênio (H2O2), que também remove o conteúdo
orgânico, resultando em uma perda de massa.
Os tipos compostos de solos grossos estão descritos na Tabela 1.2, sendo
o componente predominante escrito em letras maiúsculas. Os solos finos
contendo 35–65% de material grosso são descritos como SILTE (ou
ARGILA) com areia (arenoso) ou pedregulho (pedregulhoso). Depósitos que
contêm mais de 50% de matacões ou pedras são denominados muito grossos
e, normalmente, podem ser descritos apenas em escavações e exposições
naturais. Misturas de materiais muito grossos com solos finos podem ser
explicadas combinando-se as descrições dos dois componentes – por
exemplo, MATACÕES com algum MATERIAL MAIS FINO (areia);
AREIA pedregulhosa com MATACÕES esporádicos.
Tipos compostos de solos grossos
PEDREGULHO levemente arenoso Até 5% de areia
Tabela 1.3
PEDREGULHO arenoso 5–20% de areia
PEDREGULHO muito arenoso Mais de 20% de areia
PEDREGULHO e AREIA Proporções aproximadamente iguais
AREIA muito pedregulhosa Mais de 20% de pedregulho
AREIA pedregulhosa 5–20% de pedregulho
AREIA levemente pedregulhosa Até 5% de pedregulho
AREIA (e/ou PEDREGULHO) levemente siltosa Até 5% de silte
AREIA (e/ou PEDREGULHO) siltosa 5–20% de silte
AREIA (e/ou PEDREGULHO) muito argilosa Mais de 20% de silte
AREIA (e/ou PEDREGULHO) levemente argilosa Até 5% de argila
AREIA (e/ou PEDREGULHO) argilosa 5–20% de argila
AREIA (e/ou PEDREGULHO) muito argilosa Mais de 20% de argila
Nota: Termos como “AREIA pedregulhosa levemente argilosa” (tendo menos de 5% de
argila e pedregulho) e “PEDREGULHO arenoso siltoso” (tendo 5–20% de silte e areia)
podem ser usados, com base nas proporções anteriores dos constituintes secundários.
O estado de compactação ou rigidez do solo in situ pode ser avaliado por
intermédio dos ensaios ou das indicações detalhadas na Tabela 1.3.
Estado de compactação e rigidez do solo
Grupo do solo Termo (densidade relativa - Seção 1.6) Teste de campo ou indicação
Solos grossos Muito solto (0–20%) Avaliado com base no valor N determinado por
 Solto (20–40%) intermédio do Standard Penetration Test (SPT;
Ensaio-
 Medianamente denso (40-60%) Padrao de Penetração) — ver Capítulo 7
 Denso (60–80%) Para obter uma definição de densidade relativa,
ver
 Muito denso (80–100%) Equação 1.23
 Levemente cimentado Exame visual: ferramenta remove solo em
torrões que podem ser raspados
Solos finos Não compacto Facilmente moldados ou esmagados pelos dedos
 Compacto Podem ser moldados ou esmagados por uma
pressão forte
 Muito mole (ou muito fofo) dos dedos
 Mole (ou fofo) O dedo pode ser enterrado facilmente até 25 mm
 Firme (ou médio) O dedo pode ser enterrado até 10 mm
 Rígido O polegar pode ser impresso facilmente
 Muito rígido O polegar pode causar uma leve depressão
 Duro A unha do polegar pode fazer um sulco A unha
do polegar pode arranhar a superfície
Solos orgânicos Firme (ou médio) As fibras já estão comprimidas
 Esponjoso Estrutura muito compressível e aberta
 Plástico Podem ser moldados na mão e mancham os
dedos
 
Descontinuidades como fissuras e planos de cisalhamento, incluindo a
distância entre eles, devem ser indicadas. Características de estratificação,
incluindo sua espessura, devem ser detalhadas. Camadas alternadas de tipos
variáveis de solo ou com bandas (faixas) ou lentes de outros materiais são
descritas como interestratificadas. Camadas de tipos de solos diferentes são
descritas como intercaladas ou interlaminadas, e suas espessuras são
indicadas. Superfícies de estratificação separadas com facilidade são
denominadas partições (lâminas). Se estas incorporarem outros materiais,
isso deve ser descrito.
Alguns exemplos de descrição de solos são os seguintes:
AREIA densa, marrom-avermelhada, subangular, bem graduada.
ARGILA firme, cinza, laminada, com divisões esporádicas de silte de 0,5–2,0 mm (Aluvião).
AREIA densa, marrom, bem graduada, muito siltosa e PEDREGULHO com algumas PEDRAS DE MÃO
(Tilito).
ARGILA rígida, marrom, muito fissurada (Argila London).
TURFA esponjosa, marrom-escura, fibrosa (Depósitos recentes).
Sistemas de classificação de solos
Sistemas gerais de classificação nos quais os solos são divididos em grupos
de comportamentos com base em sua granulometria e plasticidade são usados
há muitos anos. A característica desses sistemas é que cada grupo de solos é
indicado por um símbolo de letras representando os termos principais e de
qualificação. Os termos e as letras usados no Reino Unido estão detalhados
na Tabela 1.4. O limite entre solos grossos e finos é, geralmente, tido como
35% de finos (isto é, partículas menores do que 0,06 mm). Os limites de
liquidez e de plasticidade são usados para classificar solos finos,
empregando-se a tabela mostrada na Figura 1.12. Os eixos do gráfico de
plasticidade são o índice de plasticidade e o limite de liquidez; portanto, as
características de plasticidade de um determinado solo podem ser
representadas por um ponto no gráfico. As letras de classificação são
atribuídas aos solos de acordo com a zona dentro da qual o ponto se situa. O
gráfico é dividido em cinco faixas de limite de liquidez. As quatro faixas I, H,
V e E podem ser combinadas como uma superior (U), se não for exigida uma
designação mais precisa ou se foi usado um procedimentorápido de
avaliação para determinar a plasticidade. A linha diagonal no gráfico,
conhecida como linha-A, não deve ser encarada como um limite rígido entre
argila e silte, no que diz respeito à descrição do solo, em contraste com a
classificação. Ela pode ser representada matematicamente por
A letra que indica a fração dominante de tamanho é colocada no início do
símbolo do grupo. Se um solo tiver uma quantidade significativa de matéria
orgânica, é adicionado o sufixo O como última letra. Um símbolo de grupo
pode consistir em duas ou mais letras, por exemplo:
SW – AREIA bem graduada
SCL – AREIA muito argilosa (argila de baixa plasticidade)
CIS – ARGILA arenosa de plasticidade intermediária
MHSO – SILTE orgânico arenoso de alta plasticidade.
Sempre se deve dar o nome do grupo de solo, conforme já mencionado, além
do símbolo, com a extensão da subdivisão dependendo de cada caso. Caso se
tenha usado um procedimento rápido para avaliar a granulometria e a
plasticidade, o símbolo de grupo deve ser colocado entre colchetes para
Figura 1.12
Tabela 1.4
indicar o menor grau de precisão associado a esse procedimento.
Gráfico de plasticidade: Sistema britânico (BS 1377–2: 1990).
Termos de descrição de classificação de solo (BS 5930)
Termos principais Termos qualificadores 
PEDREGULHO G Bem graduado W
AREIA S Mal graduado P
 Uniforme Pu
 Graduação aberta Pg
SOLO FINO, FINOS F De baixa plasticidade (wL < 35) L
SILTE (SOLO M) M De plasticidade intermediária (wL 35–50) I
ARGILA C De alta plasticidade (wL 50–70) H
 De plasticidade muito alta (wL 70–90) V
 De plasticidade extremamente alta (wL > 90) E
 Da faixa superior de plasticidade (wL > 35) U
TURFA Pt Orgânico (pode ser um sufixo para qualquer grupo) O
 
O termo SOLO FINO ou FINOS (F) é usado quando não for exigida, ou
não for possível, a diferenciação entre SILTE (M) e ARGILA (C). O SILTE
(M) aparece abaixo da linha-A, e a ARGILA (C) aparece acima dela no
gráfico de plasticidade, isto é, o silte exibe propriedades plásticas para um
intervalo menor de teor de umidade (quantidade de água) do que as argilas
com o mesmo limite de liquidez. SILTE ou ARGILA são classificados como
pedregulhosos (ou “com pedregulhos”) se mais de 50% da fração grossa for
do tamanho de pedregulho e como arenosos se mais de 50% for do tamanho
de areia. Adota-se o termo alternativo SOLO-M para descrever o material
que, independentemente de sua distribuição granulométrica (ou seja, da
distribuição do tamanho de suas partículas), aparece abaixo da linha-A no
gráfico de plasticidade: o uso desse termo evita a confusão com solos cujo
tamanho predominante é o de silte (mas com uma proporção significativa de
partículas do tamanho de argila), que aparecem acima da linha-A.
Normalmente, os solos finos que contêm quantidades significativas de
matéria orgânica têm limites de liquidez que variam de altos a extremamente
altos e aparecem no gráfico abaixo da linha-A como silte orgânico.
Normalmente, as turfas têm limites de liquidez que variam de altos a
extremamente altos.
Quaisquer pedras de mão ou matacões (partículas retidas em uma peneira
de 6 mm) são removidas do solo antes de serem realizados os ensaios de
classificação, mas suas porcentagens na amostra total devem ser
determinadas ou estimadas. As misturas de solo com pedras de mão ou
matacões podem ser indicadas usando-se as letras Cb (COBBLES, que
significa pedras de mão) ou B (BOULDER, que significa matacão) unidas por
um sinal de + ao símbolo do grupo para o solo, com o componente dominante
aparecendo no início – por exemplo:
GW + Cb — PEDREGULHO bem graduado com PEDRAS DE MÃO
B + CL — MATACÕES com ARGILA de baixa plasticidade.
	Parte 1 - Desenvolvimento de um modelo mecânico para o solo
	1 Características básicas dos solos
	1.5 Descrição e classificação dos solos