Solo, Rocha e Mineral

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1 INTRODUÇÃO 
1.1 Solo 
 
 Faixa (superficial) desagregada (é possível efetuar corte em solo sem 
explosivos) de espessura e constituição variáveis, apresentando componentes 
sólidos (minerais e materiais orgânicos), líquidos (água) e gasosos (ar), em 
proporções variáveis (fato que modifica sensivelmente as características 
tecnológicas do mesmo solo). 
OBS: abaixo do solo temos a formação rochosa (também denominada 
embasamento rochoso ou maciço rochoso). 
 
 
 
 
Exemplos de solo: 
 
Solos orgânicos – turfa, mangue. 
 
Solos inorgânicos – pedregulhos, arenoso, siltoso, argiloso, areno-argiloso, 
silto-argiloso, arenoso, etc. 
 
 
 
OBS: 
 
Tanto o solo orgânico quanto o solo inorgânico, quanto à origem, podem ser 
classificados em: 
 
Residual ou Transportado 
Para obras de engenharia é importante conhecer o solo quanto à constituição 
e também quanto à origem (será visto futuramente). 
 
1.2 Rocha 
Agregado natural de 1 ou mais tipos de minerais e/ou matéria orgânica e/ou 
matéria vítrea e que constitui uma unidade bem definida (para corte temos 
necessidade de explosivos). Ex: 
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Arenito – rocha sedimentar mecânica, constituída pelo mineral quartzo 
(mineral silicoso) 
Basalto – rocha magmática extrusiva, constituída pelos minerais feldspatos, 
quartzos, micas e piroxênio (minerais ferromagnesianos) 
 
OBS: existem rochas constituídas por matéria orgânica ou matéria vítrea. Ex: 
Coquina – rocha sedimentar orgânica constituída por conchas 
Meláfiro – rocha magmática extrusiva vítrea (vidro vulcânico) 
 
As rochas podem ser agrupadas em: 
 
a) Rochas magmáticas (ou ígneas): 
a. Extrusivas (ex: meláfiro, basalto, felsito) 
b. Intrusivas (ex: granito, pegmatito, diabásio) 
 
b) Rochas sedimentares: 
a. Mecânicas ou clásticas (ex: conglomerado, arenito, argilito) 
b. Químicas (ex: sílex, ágata, limonita) 
c. Orgânicas (ex: coquina, carvão natural) 
 
c) Rochas metamórficas: 
a. Dinamotermais (ex: gnaisse, xisto, quartzito micáceo) 
b. Termais (ex: mármore e ardósia) 
c. Cataclásticas (ex: brecha tectônica, milonito) 
 
1.3 Mineral 
 Natural 
 MINERAL qualquer substância Inorgânica 
 composição química definida 
 estrutura interna cristalina 
 
*Pérola e petróleo não são minerais, pois são de origem orgânica. 
 
 
 
Ex: de minerais (já agrupados para a Engenharia) 
 
 Minerais silicosos (SiO2) 
 Minerais argilosos 
 Água (H2O) 
 Grupo dos feldspatos 
 Minerais micáceos 
 Grupo dos carbonatos 
 Grupo dos ferromagnesianos 
(inclusive óxidos de Ferro) 
 Grupo da gipsita 
 
Embora os minerais possam ocorrer na natureza de formas diferentes, interessam 
para a engenharia: 
 
 Como um grande conjunto de partículas desagregadas, constituindo solos; 
 Como um conjunto de partículas agregadas, constituindo rochas; 
 Isolados em grandes concentrações formando as jazidas 
 
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2 PRINCIPAIS MINERAIS 
2.1 Minerais silicosos 
 Constituído de sílica (SiO2). Ex: quartzo (mais comum), calcedônia e opala (mais 
raro). A calcedônia e a opala são reativas a álcalis. 
 
Areia – conjunto de minerais silicosos de 0,02mm à 2 mm de diâmetro. Logo as 
partículas de areia, podem ser quartzo e/ou calcedônea (raríssimo a presença de opala) 
Portanto, o conceito (antigo) de areia pura silicosa ser constituída de somente 
quartzo está errado. 
2.1.1 Barragem de concreto 
Barragem de concreto: (cimento Portland + Água + Agregado graúdo = britas de 
basalto + agregado miúdo = areia silicosa + etc.) 
 
Se (areia silicosa) for constituída somente por partículas de quartzo não há 
problemas, porém se apresentar mais que 5% de partículas de calcedônia poderão surgir, 
após 5 a 7 anos, pequenas fissuras na barragem, isto porque: 
 
 O cimento Portland +água = pasta com álcalis; as partículas de calcedônia 
são atacadas quimicamente (reação bastante lenta) pelos álcalis resultando 
na formação de um gel esbranquiçado (gel de sílica de alcalino). 
 
 Este gel apresenta afinidade com a água, isto é, incorpora e perde molécula 
de água com facilidade, com variação de volume ∆v = F (%água). 
 
 Esta variação de volume ∆v gera P (pressões dentro da estrutura de 
concreto), que atuando milhares de vezes, vão causando a “FADIGA” do 
concreto e o consequênte surgimento de microfissuras. 
 
 
Este tipo de problema geotécnico ocorreu em barragens da CESP e da CEMIG. 
Daí a importância da análise mineralógica das areias. 
 
Para evitar este problema podemos: 
 
a) Não utilizar areia com > 5% de calcedônia 
b) Utilizar cimento especial (com baixo teor de álcalis – 0,6% álcalis) 
 
2.2 Minerais micáceos 
Os minerais micáceos são as micas e qualquer outro mineral laminar 
2.2.1 Comportamento tecnológico 
Os minerais micáceos apresentam comportamento tecnológico semelhante a uma 
resma de sulfite, isto é: 
 
a) Apresentam baixa Rc (Resistência ao cisalhamento) paralelamente às lâminas; 
 
b) Apresentam alta permeabilidade paralelamente às lâminas; 
 
 
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Na natureza ocorre fenômeno idêntico. Podemos ter uma rocha (quartzito) com 
faixas de minerais micáceos. Estas faixas representam faixas de baixa Rc, causando 
instabilidade no talude (possibilitando ocorrência de escorregamentos translacionais). 
 
Mesmo que nada aconteça durante a execução da obra, acidentes poderão 
acontecer em épocas chuvosas, pois como os minerais micáceos apresentam alta 
permeabilidade paralelamente às lâminas, parte da água da chuva, irá se infiltrar e 
percolar pelas faixas de minerais micáceos exercendo as seguintes influências principais: 
 
 Age como lubrificante, diminuindo o atrito, e reduzindo ainda mais, a já baixa 
resistência ao cisalhamento; 
 Exerce uma pequena força de arraste em direção ao talude (ver figura) (força de 
percolação) 
 Torna o material argiloso (que ocorre em pequena quantidade nessas faixas) 
moldável, isto é, com a água, o material argiloso adquire características de 
plasticidade. 
 
Conseqüências: escorregamento translacional do talude 
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2.3 Água 
 
Em excesso a água é prejudicial às obras de engenharia, pois exerce as seguintes 
influências principais: 
 
 
A. A água de escoamento superficial 
 
1) Pode causar erosão superficial (formando ravinas, valetas, voçorocas). 
 
2) Pode transportar e acumular partículas de solo e detritos vegetais em locais 
inadequados, como argila (barro) em leitos rodoviários, solo e detritos em 
bueiros e etc. 
 
 
B. Água de infiltração (água subterrânea) 
 
1) Aumenta o γ natural (peso específico natural) (“peso morto” do solo), 
aumentando a instabilidade; 
 
2) Diminui o atrito inter-granular (ação lubrificante) reduzindo a resistência ao 
cisalhamento desse solo ou rocha; 
 
3) Em seu movimento pelo solo (ou rochas), a água exerce uma foca de 
arraste (força de percolação) que remove as partículas mais finas causando 
uma erosão interna; 
 
4) Como a água subterrânea possui gases dissolvidos, torna-se quimicamente 
ativa podendo: 
 Causar uma lenta decomposição de determinados minerais como 
feldspato 
 Causar uma lenta dissolução de determinados minerais como 
carbonatos 
 Tornar-se agressiva a elementos estruturais enterrados nesse solo, 
como concreto. 
 
5) Se o solo (ou rocha) possuir argila, a água ira transmitir características de 
plasticidade tornando-a moldável e escorregadia. Se a argila for expansiva 
irá causar sua expansão (ver mineral argiloso). 
 
6) Se a água subterrânea fizer parte de um lençol artesiano, irá exercer uma 
sub-pressão (↑↑) na obra. 
 
 
2.3.1Fórum de Bauru 
 
Acidente ocorrido durante os trabalhos de terraplanagem do FÓRUM DE BAURU, 
quando uma queda de bloco terroso do talude, soterrou operários, causando 4 mortes. 
 
Causas: 
 
6 
 
a) Corte vertical e sem escoramento executado em solo 
 
b) Solo areno-argiloso. 
 
c) Obra em época de estiagem (3 meses sem chuva). Porém choveu a noite 
inteira. A água modificou as características do solo do talude, instabilizando-o, 
pois: 
 Aumentou o γ natural (peso morto). 
 
 Diminuiu a Rc (Resistência ao cisalhamento), pois diminui o atrito 
entre as partículas do solo e também transmitiu características de 
plasticidade do solo do talude 
 
d) Como a chuva havia saturado (“encharcado”) o solo da área de terraplanagem 
estava com “poças d’água” dificultando o trabalho. 
Também estava “minando” no talude. 
Para eliminar estas dificuldades o mestre de obras iniciou a execução 
(aberturas) de valas de drenagem no pé do talude. 
Este fato foi um erro grave, pois, com a vala, foi aumentada a altura do talude 
(que já estava bastante instável). 
Além disso, os operários estavam no local mais perigoso no sopé (pé do talude) 
e, provocando vibrações (pois a escavação foi manual). 
 
Consequência: queda de blocos terrosos 
 
Solução: escorregamento no talude. 
 
 
 
 
2.4 Minerais argilosos 
 
 
São alumino-silicatos de K, Na, ou Ca, hidratados, de dimensões microscopias 
( 85% do adensamento total) aplicando a 
seguinte técnica: 
 
1. Regularização da superfície, como pequeno caimento (2%). 
 
2. Execução da camada drenante de areia grossa 
(espessura=15,20 cm). 
 
3. Furos e Instalação de inúmeras fitas drenantes sintéticas (parecem fitas de 
feltro). 
 
4. Construção do aterro (com sobrecarga se o peso do aterro não for suficiente 
para forçar a subida da água do solo argiloso para a camada drenante, através 
das fitas). 
 
5. Retirada da sobrecarga e regularização da superfície do aterro. 
 
6. Edificação 
 
Sobrecarga 
6 
9 
 
Água drenada 
Solo argiloso mole, 
espessura 200Kg/cm² 
 
2.4.4 Problema geotécnico: Talude 
 
5 
4 
2 
1 
3 
10 
 
 
 
Ação atmosférica (isto é, o material junto ao talude = variação no teor de água) 
Esta queda de detritos, com o correr do tempo vai originando um vazio (entrada) na 
camada silto-argilosa, descalçando o material rochoso superior, (cuja instabilidade vai 
aumentando gradativamente). 
 
 
Quando o descalçamento atingir o valor crítico (geralmente atingido após 3 à 5 
anos) ocorre a QUEDA DE BLOCOS ROCHOSOS que podem causar acidentes, 
principalmente em ferrovias. 
Queda de detritos 
Chuva 
Cerração 
Orvalho 
Umidade do ar 
 
Calor solar 
Ventos 
+ água 
- água 
A argila da camada silto 
argilosa = ΔV gerando 
pressão que provocam um 
“lasqueamento” (na (camada 
silto argilosa) junto ao talude, 
formando pequena 
fragmentação, como lascas 
(detritos) que caem (queda de 
detritos ou empastilhamento). 
 
A
ç
ã
o
 A
tm
o
s
fé
rIc
a
 
Devido à expansão 
quebra e cai 
Camada rochosa adequada 
Camada silto-argilosa (argila expansiva) 
11 
 
TELA 
GRAMPO 
Aço 
Arame (soldado nas 
extremidades) 
Estabilização: 
 
1° Regularização do talude com explosivos. 
 
2° Instalar uma tela (tipo galinheiro ou alambrado) sobre a camada problema 
fixando-a com grampos cimentados (chumbados) na camada rochosa adequada. 
3º Lançar concreto projetado (com brita) ou argamassa projetada (sem brita) sobre 
a tela. 
 
 
Grampo 
Camada silto-argilosa (argila expansiva) 
 Tela 
Argamassa ou concreto projetado 
Grampo 
12 
 
 
 
2.4.5 Plasticidade 
 
ARGILA adequada características de plasticidade com determinada quantidade de 
água 
 
Moldável = sem ruptura (escorregadia) 
 
 
 
 
Argilas plásticas : características de plasticidade (nítida) 
 
Argilas não plásticas: características de plasticidade (muito pequena) 
 
Argila com plasticidade: lisa (escorregadia) (= graxa) Tem fluência plástica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Plasticidade Liquidez 
Água 
Seca 
Sólido 
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2.4.6 Talude (camada de solo arenoso e uma camada de solo argiloso) 
 
 
 
 
Se tivermos o talude da figura acima (como em alguns trechos da Rodovia 
Presidente Dutra), ele será estável em época de estiagem. Porém com a estação 
chuvosa, ocorre o seguinte: como o material arenoso é permeável, uma parte da água da 
chuva irá se infiltrar no solo, atingindo o solo argiloso. Como o solo argiloso é quase 
impermeável, a quase totalidade irá percolar no contato (pelo material arenoso), indo 
“minar” no talude. Esta água irá exercer as seguintes influências: 
 
 
a) Aumento o γ natural (“peso morto”) do material arenoso; 
 
b) Diminui a Rc, principalmente no contato; 
 
c) Exerce força de arraste em direção ao talude. 
 
 
Uma fração pequena de água, irá penetrar lentamente nos micro poros do solo 
argiloso, transmitindo características de plasticidade (tornando esta faixa superior do solo 
argiloso moldável e escorregadio). 
Como conseqüência deste conjunto de influências, poderá ocorrer um 
escorregamento do material arenoso. 
 
 
Água que percola no contato 
Argila plástica 
Material arenoso 
Água que penetra nos microporos da 
argila 
Água que infiltra 
Chuva 
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CaCO3 
Mineral = calcita 
R. sedimentar = calcário 
R. metamórfica = mármore 
Mineral = dolomita 
Rocha sedimentar = calcário 
 Rocha metamórfica = 
 mármore dolomítico 
 Ca,Mg (CO3)2 
Solo 
Cavernas de dissolução 
Carbonato 
Canais 
Fundação 
2.5 Grupo dos carbonatos ( CO3 ) 
 
O carbonato simples mais comum é o de Ca = CaCO3 
O carbonato duplo mais comum é o de Ca e Mg = Ca,Mg (CO3)2 
 
Os carbonatos podem ser encontrados na forma de minerais ou rochas, recebendo 
denominações diferentes: 
 
2.5.1 Características 
 
Num local com uma formação rochosa carbonática, teremos o seguinte: 
Como a rocha formou-se há dezenas à centenas de milhões de anos, já sofreu a 
influência de, bilhões de chuvas. 
 
A água da chuva éligeiramente ácida (pois contêm gases dissolvidos, como o 
CO2). Esta água penetra na formação rochosa pelas fraturas e minúsculos poros, 
atacando-a quimicamente, dissolvendo lentamente o carbonato, originando canais e 
cavernas de dissolução na formação rochosa. 
Desta forma, mesmo que o carbonato em si, seja de boa qualidade geotécnica, se a obra 
for executada sem adequada pesquisa, as fundações poderão ficar um pouco acima de 
uma caverna e consequentemente ocorrerá o colapso da obra.