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GEOLOGIA E MECANICAS DOS SOLOS – 
Teoria / Prática 
Prof. MSc. Willyams Mello
EMENTA
Introdução à geologia. Origem e constituição do sistema solar e da Terra. Tempo geológico. Estrutura e propriedades internas da Terra. 
Rochas magmáticas, rochas sedimentares e rochas metamórficas. Intemperismo. Formação dos solos. As modificações superficiais. 
Utilização de solos e rochas. Estudo do subsolo. Geologia em obras de engenharia. Origem e formação dos solos; textura e 
estrutura dos solos; índices físicos; consistência dos solos; compacidade das areias; classificação dos solos; noções de 
exploração do subsolo; permeabilidade e percolação de água nos solos; estados de tensão e critérios de resistência, ensaios de 
laboratório. Investigação geotécnica. Casos de obras. Resistência de solos. Conceitos de tensão e deformação, invariantes de tensão e 
de deformação; tensões e deformações principais; tensões em meios particulados. Empuxos de terra – teoria de Rankine; teoria de 
Coulomb; geração e desenvolvimento de poro-pressão. Resistência ao cisalhamento dos solos; círculo de Mohr; resistência de areias e 
argilas; solicitação drenada e não drenada; solos normalmente adensados e pré-adensados; efeito da tensão confinante; compactação e 
CBR; compressibilidade e adensamento; substituição do solo, "jetgrouting", caixões; compressibilidade e adensamento. Casos de Obras. 
BIBLIOGRAFIA
BIBLIOGRAFIA BÁSICA:
• CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações: fundamentos. 7.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015. v.1. E-book. Disponível em: 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-3005-0
• CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações: exercícios e problemas resolvidos. 7.ed.Rio de Janeiro: LTC, 2020. v.3. E-book. 
Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-3003-6
• CHIOSSI, Nivaldo. Geologia de engenharia. 3.ed. Oficina de Textos, 2013. E-book. Disponível em: 
https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Publicacao/162912/pdf/0
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR:
• FIORI, Alberto Pio; WANDRESEN, Romualdo. Tensões e deformações em geologia. São Paulo: Oficina de textos, 2014. E-book. Disponível em: 
https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Publicacao/180520/epub/0
• CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações: mecânica das rochas, fundações e obras de terra. 7.ed. Rio de Janeiro LTC 2015. 
v.2. E-book. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-3007-4
• ROSSI, Carlos Henrique Amaral (org.). Fundamentos de geologia. São Paulo: Pearson Education, 2016. E-book. Disponível em: 
https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Loader/127455/epub
• CONDIE, Kent C. Plate tectonics and crustal evolution. 4. ed. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997. E-book. Disponível em: 
https://raregeologybooks.files.wordpress.com/2015/02/plate-tectonics-crustal-evolution-condie.pdf.
• QUEIROZ, Rudney C. Geologia e geotecnia básica para engenharia. São Paulo: Blucher, 2016.E-book. Disponível em: 
https://plataforma.bvirtual.com.br/Leitor/Publicacao/163630/pdf/0
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Índices Físicos do Solo
São grandezas que expressam proporções entre pesos e volumes nas 
três fases do solo.
Permitem determinar propriedades físicas para controle de amostras 
e cálculos na área de mecânica dos solos.
Podem mudar ao longo do tempo, caracterizando condições momentâneas 
do solo.
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Constituição do Solo
Fase Sólida
Composta por partículas minerais 
que formam a estrutura do solo.
Fase Líquida
Geralmente água, que pode preencher 
parcial ou totalmente os vazios.
Fase Gasosa
Ar, vapor d'água e carbono 
combinado presentes nos poros.
Teor de Umidade
Definição
Razão entre o peso d'água e 
o peso da parte sólida, 
expressa em percentagem.
h(%) = (Pa/Ps) × 100
Em Laboratório
Determinada pela diferença 
de peso antes e após secagem 
em estufa.
Temperatura de secagem: 105°
a 110°C.
Em Campo
Utiliza-se o aparelho Speedy, que mede a pressão do acetileno 
gerado.
Reação: Solo + carbureto de cálcio → acetileno.
Peso Específico Aparente
Definição
Razão entre o peso total e o volume total do solo.
γ = Pt/Vt
Determinação em Campo
Executa-se um furo, retira-se o solo e pesa-se.
O volume é determinado preenchendo o furo com areia 
calibrada.
Solo Seco
Relaciona-se com o peso específico úmido pela expressão:
γs = γ/(1+h)
Índice de Vazios e Porosidade
Índice de Vazios (e)
Relação entre volume de vazios e 
volume de sólidos.
1
Porosidade (n)
Relação entre volume de vazios e 
volume total.
2
Relação
n = e/(1+e)3
O índice de vazios foi introduzido por Terzaghi no estudo de adensamento do solo.
A porosidade é muito utilizada pelos agrônomos para caracterizar solos.
Grau de Compacidade
Definição
Característica da densidade dos solos não coesivos 
(areias, pedregulhos).
Densidade Relativa
Dr = (emax - e)/(emax - emin)
Importância
Quanto mais compacta a areia, maior seu peso 
específico e menor o índice de vazios.
Grau de Saturação e 
Aeração
1 Grau de Saturação (S)
Relação entre volume de água e volume de vazios.
S(%) = (Va/Vv) × 100
2 Relação com Umidade
S = (h × δ)/e
Onde δ é a relação entre pesos específicos de sólidos e água.
3 Grau de Aeração (Ar)
Relação entre volume de ar e volume de vazios.
Ar(%) = (Var/Vv) × 100 = 100 - S
Peso Específico em 
Condições Especiais
γsat
Solo Saturado
γsat = [(δ + e)/(1 + e)] × γa
γsub
Solo Submerso
γsub = γsat - γa
γs
Solo Seco
γs = [δ/(1 + e)] × γa
Quando o solo está submerso, as partículas sólidas sofrem o empuxo da água.
O peso específico saturado considera todos os vazios preenchidos com água.
Limites de Variação dos 
Índices Físicos
Índice Variação
Peso específico aparente (γ) 1,0 a 2,5 g/cm³
Peso específico dos grãos 
(γg)
2,5 a 3,0 g/cm³
Índice de vazios (e) 0 a 20
Porosidade (n) 0 a 100%
Grau de saturação (S) 0 a 100%
Teor de umidade (h) 0 a 1500%
Índices Físicos do Solo
EXERCÍCIOS
1) Realizou-se em laboratório, um ensaio para determinar o teor de umidade de
uma amostra de solo. A partir dos dados obtidos abaixo, calcule o teor de
umidade.
• Solo úmido + cápsula= 119, 92 g
• Solo seco + cápsula= 109, 05 g
• Tara da cápsula= 34,43 g
MW= 119,92 g – 109,05 g= 10,87 g
MS= 109,05 g – 34,43 g =74,62 g
W=
𝑀𝑊 x 100 → W=
10,87
x 100
𝑀𝑆 74,62
→ W= 14,567 %
2) Determinar a massa específica natural do 𝝆𝒏𝒂𝒕 de um corpo de prova
moldado de 3,57 cm de diâmetro e 9,0 cm de altura com massa de 173,74 g.
𝑛𝑎𝑡
𝑀𝑇
𝜌 =
𝑉𝑇
→ 𝑛𝑎𝑡𝜌 =
173,74
𝜋 . 3,57 2 . 9
4
→ 𝑛𝑎𝑡𝜌 = 1,93 g/cm³
𝛾nat = 1,93 g/cm³ . 10 → 𝛾nat = 19,3 kN/m³
EXERCÍCIOS
3) Determine os índices físicos correntes para g=10 m/s², 𝛾𝑆 = 28,8 kN/m³, 𝛾𝑛𝑎𝑡
= 19,3 kN/m³ e W= 14,56 %. Determine: 𝛾𝑑 , e, S, n e 𝛾𝑆𝑎𝑡.
Resolução:
• W=
14,56
100
→ W= 0,1456
• 𝛾nat =
𝛾𝑆 . (1+𝑊)
1+ e
→
𝛾𝚗at
e =
𝛾𝑆 . (1+𝑊)
- 1
e =
28,8 . (1+ 0,1456)
19,30
- 1 → e = 0,709
• 𝛾𝑑 =
𝑃𝑠
𝑉𝑇
→ 𝛾𝑑 =
𝛾𝑠
1+𝑒 d→ 𝛾 =
28,8
1+0,709 𝒅→ 𝜸 = 16,85 kN/m³
𝑉𝑉
• 𝑆=
𝑉𝑊 → 𝑆
𝑊 . 𝛾𝑆
𝛾𝑊 . 𝑒
→ 𝑆=
0,1456 . 28,8
10 . 0,709
→ 𝑆=0,591 → 𝑆 =0,591 . 100 → 𝑺= 59,1 %
𝑠𝑎𝑡• 𝛾 =
𝛾 + 𝑒 . 𝛾𝑆 𝑊
1+ 𝑒
→ 𝛾𝑠𝑎𝑡 =
28,8 𝑘𝑁/𝑚³ +0,709 . 10 𝑘𝑁/𝑚³
1+ 0,709
𝜸𝒔𝒂𝒕 = 21,00 kN/m³
• n=
𝑉𝑉
𝑉𝑇
→ n=
𝑒
1+𝑒
→ n=
0,709
1+0,709
→ n= 0,4148
→ n= 41,48 %
EXERCÍCIOS
M0= 350g
4) Uma amostra de solo possui massa total de 350g após permanência de 24 horas em
estufa esta amostra apresentou massa de 315g. Sabendo-se que
𝛿s = 2,69 g/m³, 𝛿w =1,0 g/cm³. Calcule o volume de água a ser 
acrescentada para elevar o teor de umidade para 20%.
𝑀𝑆
W=
𝑀𝑊 → W=
35
315
W= 20% → 0,20=
𝑀𝑊
315
W= 20% → 0,11=
𝑀𝑊
315
→ W= 0,11 → W= 11,1%
→ MW= 63 g a (20 %)
→ MW= 35 g a (11 %)
Volume de água
(20 %) VW= 35 cm³ (11 %)VW = 1,0 g/cm³ . 63 g → VW= 63 cm³
∆V=63 – 35 = 28 cm³
MS= 315 MW= 35g 𝛿S= 2,69 
g/m³ 𝛿w=1,0 g/cm³
EXERCÍCIOS
5) Para a investigação do solo para execução das fundações foram coletados blocos de
amostra com dimensões de (0,30 x 0,30 x 0,30) m. A massa média verificada nestes blocos
foi de 45 kg e umidade de 25%. Sabendo-se que os pesos específicos dos sólidos e da água
são, respectivamente de 26,5 kN/m³ e 10 kN/m³. Determine o índice de vazios, porosidade,
peso específico aparente seco e o grau de saturação do solo
EXERCÍCIOS
𝜌 =
45 kg
𝑉
→ 𝜌 =
45 x 103𝑔
((0,30 x 0,30 x 0,30) cm
→ 𝜌 = 1,667 g/cm³
𝛾nat= 1,667 g/m³ x 10 → 𝛾nat= 16,67 kN/m³
𝛾nat = 
𝛾𝑆 . (1+𝑊)
1+ e
→ e =
𝛾𝑆 . (1+𝑊)
𝛾𝚗at
- 1
e =
26,5 . (1+0,25)
16,67
- 1 → e = 0,987
Porosidade
n=
e
1 + e
Peso específico aparente seco
𝛾𝑑 =
𝛾𝑠
1+e
Grau de saturação
S=
W . 𝛾s
𝑒 . 𝛾𝑤
6) De um corte são removidos 180000 m3 de solo, com um índice de vazios de
1,22. Quantos m3 de aterro compactado com e=0,76 poderão ser construídos?
Corte Aterro
V= 180.000 m³
e= 1,22
e= 0,76
V=
VT = (1 + e)
VT' (1 + e')
VT' = (1 + e')(1 + e) . VT → VT' = (1 + 0,76)(1 + 1,22) . 180.000 → VT' = 142.702,7 m³
EXERCÍCIOS
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	Slide 3: BIBLIOGRAFIA
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	Slide 14: EXERCÍCIOS
	Slide 15: EXERCÍCIOS
	Slide 16: EXERCÍCIOS
	Slide 17: EXERCÍCIOS
	Slide 18: EXERCÍCIOS
	Slide 19: EXERCÍCIOS