1introducao_origem_e_formacao 4

Prévia do material em texto

INTRODUÇÃO A SOLOS 
 
 A mecânica dos solos estuda as características físicas dos solos e as suas 
propriedades mecânicas (equilíbrio e deformação) quando submetido a acréscimos ou alívio 
de tensões. 
Os solos são altamente heterogêneos, isto é, suas características e propriedades 
podem variar amplamente, de ponto para ponto, dentro de uma formação. Muitas das teorias 
disponíveis para a análise do comportamento mecânico dos materiais admitem que os 
materiais são homogêneos, isótropos e obedecem a leis lineares de tensão-deformação. 
Materiais comuns tais como o concreto e o aço não se desviam significativamente desse 
ideal e, portanto, pode-se usar teorias simples lineares para se prever respostas aos 
carregamentos de engenharia 
Conceito de solo: 
 Solo é a denominação que se dá a todo material de construção ou mineração da crosta 
terrestre escavável por meio de pá, picareta, escavadouras, etc, sem necessidade de 
explosivos. 
 
OBJETIVOS 
 
EMPREGO DO SOLO NA ENGENHARIA CIVIL 
 Solo como material de construção: Aterros, Barragens de Terra, Base e Sub-base 
de Pavimentos, etc. 
 Solo como suporte de fundação: Valas, Sapatas, Blocos, Estacas, Subleito de 
estradas, etc. 
 
ORIGEM E EVOLUÇÃO DA MECÂNICA DOS SOLOS - CURIOSIDADES HISTÓRICAS 
 
Os primeiros trabalhos sobre o comportamento dos solos datam do século XVII. 
COULOMB, 1773, RANKINE, 1856 e DARCY 1856 publicaram importantes trabalhos sobre 
o comportamento dos solos. O acumular de insucessos em obras de Engenharia observados 
no início do século XX como: 
 O escorregamento de solo durante a construção do canal do Panamá, 1913; 
 Rompimento de grandes Barragens de Terra e Recalque em Grandes edifícios, 1913; 
 Escorregamento de Muro de Cais na Suécia, 1914. O Levou em 1922 a publicação 
pelos suecos de uma nova teoria para o cálculo e Estabilidade de taludes; 
 Deslocamento do Muro de cais e escorregamento de solo na construção do canal 
de Kiev na Alemanha,1915. 
Em 1925 o professor Karl Terzaghi publicou seu primeiro livro de Mecânica dos solos, 
baseado em estudos realizados em vários países, depois do início dos grandes acidentes. 
A mecânica dos solos nasceu em 1925 e foi batizada em 1936 durante a realização 
do primeiro Congresso Internacional de Mecânica dos Solos. 
 
ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS 
 
Os solos são formados pela deterioração das rochas através do intemperismo. É todo 
material orgânico e inorgânico que recobre uma camada de rocha e não oferece resistência 
intransponível à escavação mecânica. 
Na litosfera ocorrem os fenômenos geológicos relacionados à dinâmica interna tais 
como movimentos tectônicos, sísmicos, magmáticos, metamórficos, etc. Compõe-se, 
essencialmente, de rochas que na definição dos geólogos são agregados naturais formados 
por um ou mais minerais, inclusive vidro vulcânico e matéria orgânica. 
 Nas regiões continentais a litosfera é formada de duas zonas; a superior, 
denominada Sial (Sílica e Alumínio), onde predominam as rochas ricas em silício e alumínio 
e a zona inferior, na qual se supõe haver predominância de silicatos de magnésio e ferro, 
daí o nome de Sima (Sílica e Magnésio). 
 No substrato da crosta consolidada ocorre a zona do magma, variando sua 
profundidade conforme a região, admitindo-se entretanto, que seja da ordem de 30 km nas 
regiões de grande antiguidade e, consequente estabilidade tectônica. Nas regiões 
vulcânicas a zona magmática localiza-se em profundidades bem menores. 
 O magma é uma mistura heterogênea e complexa de substâncias minerais no 
estado de fusão, contendo ainda gases de diversas naturezas e substâncias voláteis que 
escapam sob a forma de vapores. As substâncias que constituem o magma são em geral 
pouco voláteis e com elevado ponto de fusão, na maioria dos casos. 
 Quanto a composição química, predominam largamente os silicatos, seguidos dos 
óxidos, mais os compostos voláteis, dos quais a água é o mais importante. Potencialmente, 
estão presentes todas as substâncias químicas que se associarão para formar os diversos 
minerais das rochas às quais poderá dar origem. 
 O resfriamento e endurecimento do magma inicia um ciclo de formação, destruição 
e transformação das rochas, pela ação de diversos agentes, conforme descrito na Figura 1. 
Sob condições especiais de profundidade, temperatura e pressão, qualquer tipo de rocha 
pode voltar a um estado de fusão, fechando o ciclo. 
 Os diferentes tipos de rocha são grupados em três classes principais - ígneas ou 
magmáticas, sedimentares e metamórficas, em função do seu processo de formação. 
 
 
Figura 1 – Ciclo de formação e desagregação das rochas 
 
ROCHA 
 
Agregado de um ou mais minerais, que é impossível de escavar manualmente, que 
necessite de explosivo para o seu desmonte. É aquele material cuja resistência ao desmonte 
é permanente só podendo ser vencida por meio de explosivos, exceto quando em processo 
geológico de decomposição. 
 
Todo solo tem sua origem, imediata ou remota, na decomposição das rochas pela ação 
das intempéries; logo, suas propriedades estarão ligadas à natureza das rochas que lhe 
deram origem e ao seu processo de formação. Portanto, a perfeita compreensão dos 
componentes dos solos, que ditam seu comportamento, está ligada ao conhecimento da 
origem das rochas e sua classificação. 
 
 
 
INTEMPERISMO 
É o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que ocasionam a 
desintegração e decomposição das rochas e dos minerais, formando os solos. 
O material rochoso próximo à superfície da crosta terrestre sofre, continuamente, um 
processo de decomposição e transporte durante o qual experimenta profundas 
transformações. 
 Intemperismo é o termo usado para descrever o processo de decomposição por 
agentes atmosféricos e biológicos, segundo as mais variadas formas de ação; erosão é a 
remoção das rochas alteradas pela chuva, rios, vento e gelo para outros locais - terrenos 
baixos ou oceanos. 
O caráter e a amplitude da alteração dependem, de um lado, da natureza da rocha, 
isto é de sua composição química, estrutura e textura, e do outro, do clima da região, ou seja 
das alternâncias de chuvas e temperatura. Mas em última análise, todos os mecanismos de 
ataque às rochas podem ser classificados em dois grandes grupos: intemperismo mecânico 
ou físico e intemperismo químico. 
 
INTEMPERISMO FÍSICO 
Ou mecânico é o processo de decomposição da rocha sem alteração química dos seus 
componentes. Os principais agentes são: 
- Variação de temperatura; 
- Repuxo coloidal; 
- Congelamento da água; 
- Alívio de pressões. 
INTEMPERISMO QUÍMICO 
Processo de decomposição da rocha onde os vários processos químicos alteram e 
depositam os minerais das rochas transformando-a em solo, ou seja, ocorre a alteração 
química dos seus componentes. Neste caso há modificação na constituição mineralógica da 
rocha, originando solos com características próprias. Este tipo é mais frequente em climas 
quentes e úmidos. 
Os tipos mais comuns são: Hidrólise; Hidratação; Oxidação e Carbonatação. 
HIDRÓLISE - é importante, pois leva a destruição dos silicatos. 
HIDRATAÇÃO - penetração da água nos minerais, através de fissuras. A hidratação ocasiona 
nos Granitos e Gnaisses a transformação de feldspato em argila. 
CARBONATAÇÃO - o carbonato de cálcio em contato com a água carregada de ácido 
carbônico se transforma em bicarbonato de cálcio. 
OXIDAÇÃO - mudança que sofre um mineral em decorrência da penetração de oxigênio na 
rocha. 
INTEMPERISMO BIOLÓGICO 
 Processo no qual a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos 
produzidos por vegetais através de raízes, escavação de roedores, etc. 
 
 
Deve-se destacar a importância do fator clima, pois a mesma rocha poderá formar solos 
completamente diferentes se decomposta em diferentes climas. Exemplos: 
 O granito e uma rocha constituída pelos minerais quartzo,feldspato e mica. Em 
clima tropical, sofre o processo de decomposição seguinte: depois de trazida à superfície da 
crosta, a rocha é fraturada pela alternância de calor e chuva. Quando suficientemente 
fraturada, começa o ataque químico pela água acidulada, geralmente com gás carbônico 
agressivo, proveniente da decomposição dos vegetais. Esta acidulação é crescente com a 
temperatura e, portanto, mais efetiva nos países tropicais. Os feldspatos são atacados, a 
rocha desmancha-se e os grãos de quartzo, embora não sejam alterados, soltam-se, 
formando os grãos de areia e pedregulhos. Os feldspatos vão dar o mineral denominado 
argila e sais solúveis que são carreados. Algumas espécies de mica (biotita mica ) sofrem 
processo de alteração semelhante ao dos feldspatos, formando também argilas. 
A decomposição do basalto se dá, principalmente, nos locais de clima tropical, de 
invernos secos e verões úmidos, pelo ataque das águas aciduladas, sobre os feldspatos 
plagioclásicos. No resultado predominam as argilas, sem a presença de areia, pois os 
basaltos não contém quartzo. No centro-sul do Brasil a decomposição do basalto forma 
um solo típico conhecido como “ terra-roxa ”. 
O micaxisto é uma rocha de origem metamórfica, constituída essencialmente de 
micas, quartzo, alguns feldspatos e vários minerais secundários. A decomposição do 
micaxisto dá aparecimento a um material argiloso, com predominância de palhetas de mica, 
daí a denominação de solo micáceo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
CLASSES DE SOLO QUANTO À FORMAÇÃO 
 
Os vários tipos de intemperismo e a intensidade com que atuam no processo de 
formação dos solos, dão origem a diferentes tipos de solo. 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A ORIGEM E FORMAÇÃO 
 Os solos classificam-se quanto a origem em solos residuais, transportados 
(sedimentares) e orgânicos. 
 
SOLOS RESIDUAIS - solos que permanecem no local de decomposição rocha que lhes deu 
origem. Para a sua ocorrência é necessário que a velocidade de remoção do solo seja menor 
que a velocidade de decomposição da rocha. 
A rocha que mantém as características originais, ou seja, a rocha sã é a que ocorre 
em profundidade. Quanto mais próximo da superfície do terreno, maior é o efeito do 
intemperismo. Sobre a rocha sã encontra-se a rocha alterada, em geral muito fraturada e 
permitindo grande fluxo de água através das descontinuidades. A rocha alterada é 
sobreposta pelo solo residual jovem, ou saprólito, que é um material arenoso. O material 
mais intemperizado ocorre acima do saprólito e é denominado solo residual maduro, que 
contém maior percentagem de argila. O Brasil é rico em solos residuais e a Figura 2 ilustra 
os processos descritos. 
Solo residual 
maduro 
 
 O solo perdeu toda a estrutura original da rocha 
matriz e tornou-se relativamente homogêneo 
Saprolito 
 
 Mantém a estrutura original da rocha-matriz, 
inclusive veios intrusivos, fissuras, xistosidades e 
camadas, mas perdeu totalmente sua consistência. 
 
Rocha decomposta Blocos em material alterado. A alteração progrediu 
ao longo de fraturas ou zonas de menor resistência, 
deixando relativamente intactos grandes blocos da 
rocha original, envolvidos por solo de alteração de 
rocha. 
Rocha sã Rocha inalterada. 
 
Figura 2 – Perfil de solo residual 
 
SOLOS TRANSPORTADOS - são aqueles que foram levados de seu local de origem por algum 
agente de transporte e lá depositados. As características dos solos sedimentares do agente 
de transporte. 
Os agentes de transporte são: Ventos; água (solos aluvionares); água dos oceanos e 
mares (solos marinhos); água dos rios (solos fluviais), ver Figura 3; água das chuvas (solos 
pluviais); gelo (solos glaciares); gravidade (solos coluvionares). 
 
Figura 3 – Depósito de aluvião 
 
SOLOS ORGÂNICOS – ocorre com a contaminação do solo por sedimentos orgânicos 
preexistentes, em geral misturados de restos de animais e vegetais. Cor escura e cheiro 
forte (terra preta). As TURFAS, por exemplo, são solos que incorporam florestas soterradas 
em estado avançado de decomposição. Como as turfas se originam em águas estagnadas 
e pouco arejadas, a decomposição é muito lenta e incompleta, ficando preservada parte dos 
vegetais. Forma-se então um solo fibroso, essencialmente de carbono, com baixo peso 
específico e combustível, quando seco. Não se aplicam as teorias da mecânica dos solos. 
Os solos formados com impregnação de matéria orgânica em sedimentos pré-
existentes são os de maior importância técnica. A matéria orgânica origina-se da 
decomposição de restos de plantas ou animais. O produto final é um material escuro que 
impregna os grãos do solo, denominado humus, relativamente estável e facilmente carreado 
pela água. A impregnação ocorre, principalmente, nas partículas muito finas (argilas e siltes) 
e em menor extensão nas areias. Não se formam areias grossas e pedregulhos orgânicos, 
pois sendo altamente permeáveis a velocidade desenvolvida é suficientemente grande para 
carrear toda a matéria orgânica estável. 
 
Referências: 
Caputo, H. P. (2015). Mecânica dos solos e suas aplicações. 7Ed. Livros Técnicos e 
Científicos Editora Ltda. Rio de Janeiro. 
CHIOSSI, N.J. (1975) Geologia Aplicada à Engenharia, Universidade de São Paulo-Escola 
Politécnica. 
RODRIGUES, J.C. (1977) Geologia para Engenheiros Civis, Ed. Mc.Graw-Hill do Brasil Ltda.