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CAM0035 - MECÂNICA DOS SOLOS I UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE CARAÚBAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Origem e formação dos solos PROFESSOR: WILKER FERNANDES SOARES CARAÚBAS/RN OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM • Revisar a origem dos solos e o conceito de solos; • Compreender a formação dos solos; • Conhecer os tipos de solos. Rochas • O que são rochas? Agregados naturais de um ou diversos minerais, podendo, eventualmente, ocorrer vidro ou matéria orgânica. • Quais os tipos de rocha? Rochas Ígneas ou Magmáticas Rochas Sedimentares Rochas Metamórficas A ORIGEM DOS SOLOS Os solos são provenientes da deterioração da rocha através de um processo denominado intemperismo, ou seja, a ação do tempo. Intemperismo químico: processos químicos que alteram, solubilizam e depositam os minerais de rocha, transformando -a em solo; • Esse tipo é mais frequente nos climas quentes e úmidos e, portanto, muito comum no Brasil. Intemperismo físico (mecânico):proveniente da ação mecânica desagregadora de transporte da água, do vento e da variação de temperatura. FORMAÇÃO DE SEDIMENTOS – TAMANHO DAS PARTÍCULAS Intemperismo Físico: É capaz de originar partículas de tamanhos até cerca de 0,001 mm: Siltes, areias e cascalhos Intemperismo Químico É capaz de originar partículas de diâmetro menor que 0,001 mm: Argilas Pode ocorrer tanto por meio da formação das partículas minerais a partir de componentes em solução, ou pela decomposição química de outros minerais. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Agentes: água, ar, gelo, a gravidade e os organismos. Principais formas de alteração: 1. Forma, tamanho e textura dos grãos através da abrasão, moagem, impacto e solução; 2. Classificação da partícula. TRANSPORTE DE SEDIMENTOS Exemplo: Um curso de água tende a selecionar o tamanho das partículas depositadas: • Próximo da cabeceira, em que a velocidade das águas é maior, devem depositar-se os grãos mais grossos; • As partículas mais finas poderão ser transportadas a longas distâncias, até que a velocidade da água diminua consideravelmente, e permita que haja deposição. O QUE SÃO SOLOS? Misturas de partículas pequenas que se diferenciam pelo tamanho e pela composição química; Misturas naturais de um ou diversos minerais (às vezes com matéria orgânica) que podem ser separados por processos mecânicos simples, tais como agitação em água ou manuseio. O QUE SÃO SOLOS? Numa conceituação mais simplista, o solo seria todo material que pudesse ser escavado, sem o emprego de técnicas especiais, como, por exemplo, explosivos; O solo forma a fina camada superficial que recobre quase toda a crosta terrestre e no seu estado natural apresenta-se composto de partículas sólidas, líquidas e gasosas. FORMAÇÃO DOS SOLOS Fase sólida: caracterizam o solo; Fases líquida e gasosa: são consideradas conjuntamente como porosidade. Na análise de comportamento real de um solo, há necessidade de se levar em conta as porcentagens das fases componentes, bem como a distribuição dessas fases através da massa de solo. TIPOS DE SOLOS SOLOS RESIDUAIS - O material resultante do intemperismo permanece sobre a rocha que lhe deu origem; SOLOS TRANSPORTADOS (Sedimentares) - Acúmulo do resíduo do intemperismo de uma rocha em local diferente do de formação; SOLOS ORGÂNICOS - Solos com elevado teor de matéria orgânica visíveis a olho nu ou no estado coloidal. SOLOS LATERÍTICOS - Solo superficial, residual ou não, intemperizado em condições tropicais ou em clima temperado florestal. TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL Para a sua ocorrência é necessário que a velocidade de remoção do solos seja menor que a velocidade de decomposição da rocha. Comum no Brasil, sobretudo no Centro-Sul. Exemplos: Decomposição de basaltos que origina as chamadas “terras roxas” ou a decomposição de rochas cristalinas que originam espessas camadas de solo residual, como acontece frequentemente na Serra do Mar. TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL Perfil geotécnico típico de solo residual Fonte: Ortigão (2007) TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL Solo residual maduro: O material mais intemperizado, ocorre acima do saprolito, contém maior percentagem de argila. Solo residual jovem, ou saprolito (sapros, em grego, significa deteriorado, podre): Sobre a rocha alterada, material arenoso. Rocha alterada: Sobre a rocha sã, em geral muito fraturada e permitindo grande fluxo de água através de descontinuidades. Rocha sã: ocorre em profundidade, mantém as características originais. TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL TIPOS DE SOLOS – SOLO RESIDUAL TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Para a sua ocorrência é necessário que a velocidade de remoção do solos seja maior que a velocidade de decomposição da rocha. Exibem características de acordo com o agente de transporte e ambiente de deposição. De acordo com os agentes de transporte, os solos transportados podem ser: aluviais (água), eólicos (vento), coluviais (gravidade) e glaciais (geleiras). TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos coluviais: São solos transportados por gravidade, com o auxílio de enxurradas; Ocorrem próximo ao pé de encostas e são compostos por materiais diversos desde blocos de rocha até argila; Desmoronamentos em encostas íngremes provocam acúmulos instantâneos de solos, fragmentos e blocos de rocha sem qualquer seleção; Os solos resultantes são, portanto, muito heterogêneos e, inicialmente, bastante porosos. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos coluviais: Os solos coluviais podem ser de dois tipos: Coluvião: encontrados em encostas e em grandes áreas planas, encontram-se num estado mais compacto e, portanto, mais estáveis, material decomposto transportado por gravidade; Tálus: localizado no sopé das encostas, altamente heterogêneo. Encontra-se em estado fofo com predominância de fragmentos de rocha, apresentando “rastejo”, resultando em solos pouco espessos na fonte, o que restringe a ocorrência de tálus ao sopé de encostas de forte declividade ou, então, ao pé de escarpas rochosas; TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO A figura ao lado apresenta um tipo de solo denominado coluvial ou talus; Devido ao deslizamento e ao transporte pela água de massas de solo, um material muito fofo e em geral contendo muitos blocos soltos é depositado próximo ao pé das encostas; Este depósito é muitas vezes a grande causa de acidentes durante chuvas intensas, que o saturam e elevam o nível d’água do terreno, levando -o ao deslizamento. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos aluviais: São formados pela ação do transporte de correntes de água; São encontrados em leito ou em margens de corpos d’água; A sua textura depende da velocidade de transporte da água; Podem ser classificados como de origem: • Marinha (oceanos e mares e encontrados em regiões de praias e manguezais); • Fluvial (rios); • Pluvial (chuvas); • Lacustres (lagos) • Ou Deltaicos (foz dos rios com o mar ou lagos). TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos fluviais: As partículas sólidas transportadas pelas águas dos rios são depositadas nos momentos em que a corrente sofre uma redução da velocidade; Com a variação do regime de um rio, há a possibilidade dos depósitos de aluvião aparecerem com granulometria bastante heterogênea. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Os grãos menores, em geral, são transportados por suspensão, enquanto os maiores são transportados por saltação, rolamento e deslizamento no fundo do leito. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Os impactos das partículas entre si e com o leito e as margens do rio causam um contínuo desgaste, arredondamento e até mesmo fragmentação; Sedimentos transportados porlongas distâncias: grãos mais arredondados, com superfície mais polida e brilhante, e, pela progressiva fragmentação, de tamanhos menores do que os sedimentos transportados por pequenas distâncias. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos glaciais: As geleiras arrancam fragmentos de rocha das paredes do seu canal quando se movimenta e empurra o material que está a sua frente; TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos deltaicos: São solos formados na foz dos rios com o mar ou lagos; São solos argilosos ou siltosos, mas possuem camadas de areia; Ocorre a presença de matéria orgânica (húmus); Baixa capacidade de suporte. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos lacustres: As águas correntes dos rios quando entram nas planícies depositam os pedregulhos e grande parte das areias , chegando aos lagos com: • Argila, silte e areias finas transportadas em suspensão; • Areias médias e grossas transportadas aos saltos. • Nas margens dos lagos, devido a grande redução de velocidade há deposição das areias. • Solos resultantes: Camadas delgadas, extensas e superpostas de argilas (predominantes), siltes e pouquíssima areia fina que chamamos de lama lacustre, apresentando estrutura alveolar de lâminas de argila com grãos de silte e de areia fina dispersos, estando os alvéolos cheios de água; TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos lacustres: As lamas lacustres são, portanto, solos de alta compressibilidade e moles, que estão no estado plástico e, às vezes, no estado líquido, dependendo do teor de água que preenche os alvéolos. Sobre lamas lacustres, também não se deve assentar as fundações de prédios, sob pena de ocorrerem grandes recalques, que acabarão provocando trincas e até mesmo o colapso. As fundações terão necessariamente de atravessar toda a lama lacustre até encontrar uma camada resistente inferior. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos marinhos: Os rios e arroios quando entram e percorrem a Planície Costeira depositam pedregulhos inicialmente e depois areias grossas, médias e parte das areias finas que transportavam; Eles chegam ao mar transportando apenas parte das areias finas, siltes e argilas em suspensão; No litoral e na Plataforma Continental há deposição só de areias finas, porque a movimentação das águas impede a deposição de silte e de argila; No fundo dos mares, onde as águas estão paradas, ocorre a deposição de argila e silte, formando as lamas marinhas. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos marinhos: Características: • As águas, possuindo grande energia como as águas correntes, não permitem o empilhamento dos grãos de areia fina, que só se depositam quando se encaixam numa depressão entre grãos de areia fina já depositados; • As areias finas marinhas, por esta razão, são compactas e de alta resistência. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos eólicos: São transportados e depositados por ação dos ventos; São formados em regiões desérticas e de praias oceânicas; Quando a superfície do terreno estiver seca e for desprovida de vegetação, os ventos arrancam as suas partículas mais finas, transportando em suspensão areias finas, siltes e argilas e, ainda, por rolamento, as areias finas; 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. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos eólicos: Dá origem aos depósitos denominados loess (vegetais) ou as dunas (barreiras). Quando os ventos perdem velocidade: • Depositam a pequenas distâncias dos locais de erosão (centenas de metros a dezenas de Km) apenas areias finas, formando dunas de areia fina de granulometria uniforme; • Depositam silte e argila a grandes distâncias dos locais de erosão (centenas de Km), formando campos de silte+argila, que são denominados de loess. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos eólicos: Loess • Solo fértil formado a partir da ação dos ventos, que possibilita o acúmulo de grãos finos e muito pequenos (entre 20 e 50 micrômetros) de argila, cálcio, feldspato, quartzo e outros minerais. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos eólicos: Dunas • A energia dos ventos, durante a deposição, é bem menor que a das águas correntes e a das vagas dos mares, permitindo o empilhamento dos grão de areia. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos eólicos: Dunas • Além de apresentarem granulometria uniforme, são pouco compactas a fofas e de baixa resistência, ao contrário das areias finas marinhas, que são compactas e de alta resistência. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos glaciais: As geleiras arrancam fragmentos de rocha das paredes do seu canal quando se movimenta e empurra o material que está a sua frente; Dá origem aos drifts, muito frequentes na Europa e nos EUA, mas com pequena ocorrência no Brasil; Till: Material heterogêneo (argila, silte, areia, pedregulho, pedra, blocos de rocha) sem qualquer classificação ou estratificação; Moraina: acumulação ou depósitos de till glacial. TIPOS DE SOLOS – SOLO TRANSPORTADO Solos glaciais: TIPOS DE SOLOS – SOLOS ORGÂNICOS Os chamados solos orgânicos são formados pela mistura de restos de organismos (animais ou vegetais), em vários estágios de decomposição, com sedimentos preexistentes; A ocorrência de solos orgânicos se dá em locais bem característicos, tais como as áreas adjacentes aos rios, as baixadas litorâneas e as depressões continentais; Geralmente argilas ou areias finas, os solos orgânicos são de fácil identificação, pela cor escura e pelo odor característico. TIPOS DE SOLOS – SOLOS ORGÂNICOS 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. TIPOS DE SOLOS – SOLOS ORGÂNICOS TURFA: Solos orgânicos com importante concentração de folhas e caules e incorporam florestas soterradas em processo avançado de decomposição. Não se aplicam às teorias da mecânica dos solos. Muito compressíveis, podendo apresentar recalques excessivos. Muito permeáveis, permitindo que os recalques devido a carregamentos externos, ocorram rapidamente. TIPOS DE SOLOS – SOLOS LATERÍTICOS Predomínio de argilominerais caulinitas, muitas vezes, umedecidos, ricos em óxidos de ferro e alumínio, por isso geralmente avermelhados. Solo superficial, residual ou não, intemperizado em condições tropicais ou em clima temperado florestal. Típicos de partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas; Estado natural: Capacidade de carga baixa a média; Compactados: Capacidade melhorada. Elevada resistência; Baixa deformabilidade e baixa permeabilidade. TIPOS DE SOLOS – SOLOS LATERÍTICOS Os grãos são muito pequenos (da ordem de milionésimo de mm), além de serem pouco expansivos em contato com a água, funcionam, quando secos, como um cimento natural e endurecem. Praticando... Leia o fragmento a seguir e responda à questão: PEDOGÊNESE Entende-se por pedogênese (pedo: solo + gênese: origem) o processo de origem ou formação dos solos. Trata-se de um processo lento que demora centenas ou até milhares de anos para completar-se, dependendo quase que totalmente de fatores externos [...]. PENA, Rodolfo F. Alves. "Pedogênese". Brasil Escola. A alternativa a seguir contém fatores de formação do solo, exceto: a) o relevo b) os organismos vivos c) o material de origem d) as águas subterrâneas e) o clima Letra d https://brasilescola.uol.com.br/geografia/pedogenese.htm Praticando... Entre os principais fatores de formação do solo, o principal é o: a) relevo b) tempo c) seres vivos d) clima e) material original Letra d Praticando... Sobre o relevo como fator de formação do solo,assinale a alternativa correta: a) Nas áreas planas, a formação do solo é influenciada pelo menor acúmulo de água, o que ocasiona a redução da ação do intemperismo. b) A drenagem da água nos solos de relevo inclinado é dificultada, o que ocasiona a redução de ferro e o acúmulo de matéria orgânica. c) Nas áreas em que o relevo apresenta maior declividade, a infiltração da água é menor, o que provoca uma menor ação do intemperismo sobre a rocha-mãe. d) A formação de solos rasos é uma característica das áreas planas, uma vez que há uma remoção maior dos sedimentos na superfície do que nos solos de terreno mais acidentado. e) Os solos originados em relevo com maior inclinação ou em relevo plano recebem de forma idêntica a radiação solar, não havendo nesse quesito distinção em relação à formação do solo. Praticando... Solos originados em: Relevo mais inclinado: • a infiltração da água é menor, o que provoca uma menor ação do intemperismo sobre a rocha-mãe; • há uma remoção maior dos sedimentos na superfície, formando solos mais rasos. Relevo mais plano – áreas mais baixas: • o acúmulo de água é maior, provocando uma maior ação intempérica; • dificuldade de drenagem, o que ocasiona a redução do ferro e solos mais orgânicos. O grau de inclinação do relevo torna o solo menos ou mais exposto ao calor e à radiação solar, o que também afeta a sua composição e textura. Letra c • COSTA, Y. D. J. (2010). Tipos de solos. Notas de Aula. DEC/UFRN. • FLOSS, M. F. (2013). Solos transportados. Notas de Aula. Universidade de Passo Fundo. • LEPSCH, I.F. (2011). 19 Lições de Pedologia. Oficina de Textos. • OLIVEIRA, D. A. Notas de aula – Mecânica dos Solos. Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Caraúbas-RN, 2018. • ORTIGÃO, J.A.R. (2007). Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. 3ª edição. 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