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MECÂNICA DOS SOLOS 
 
 
 
 
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NOSSA HISTÓRIA 
 
A nossa história inicia com a realização do sonho de um grupo de empre-
sários, em atender à crescente demanda de alunos para cursos de Graduação 
e Pós-Graduação. Com isso foi criado a nossa instituição, como entidade ofere-
cendo serviços educacionais em nível superior. 
A instituição tem por objetivo formar diplomados nas diferentes áreas de 
conhecimento, aptos para a inserção em setores profissionais e para a partici-
pação no desenvolvimento da sociedade brasileira, e colaborar na sua formação 
contínua. Além de promover a divulgação de conhecimentos culturais, científicos 
e técnicos que constituem patrimônio da humanidade e comunicar o saber atra-
vés do ensino, de publicação ou outras normas de comunicação. 
A nossa missão é oferecer qualidade em conhecimento e cultura de forma 
confiável e eficiente para que o aluno tenha oportunidade de construir uma base 
profissional e ética. Dessa forma, conquistando o espaço de uma das instituições 
modelo no país na oferta de cursos, primando sempre pela inovação tecnológica, 
excelência no atendimento e valor do serviço oferecido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
NOSSA HISTÓRIA ......................................................................................................... 2 
PRIMEIROS ESTUDOS DOS SOLOS ........................................................................... 5 
A MECÂNICA DOS SOLOS .......................................................................................... 6 
GRANDES ACIDENTES ................................................................................................ 9 
Exemplos Históricos ..................................................................................................... 9 
TERRA ............................................................................................................................. 9 
MINERAIS ..................................................................................................................... 10 
ROCHAS ........................................................................................................................ 11 
FORMAÇÃO DOS SOLOS ........................................................................................... 13 
Intemperismo físico .................................................................................................... 13 
Intemperismo químico ................................................................................................ 13 
Oxidação ..................................................................................................................... 14 
Carbonatação .............................................................................................................. 14 
Hidrólise ..................................................................................................................... 14 
Hidratação ................................................................................................................... 14 
Troca de bases ............................................................................................................ 14 
Fatores que afetam o intemperismo composição mineralógica .................................. 14 
TIPOS DE SOLOS ......................................................................................................... 15 
Solos residuais ............................................................................................................ 15 
Solos transportados ..................................................................................................... 15 
Solos orgânicos ........................................................................................................... 15 
Solos lateríticos .......................................................................................................... 16 
AMOSTRAGEM DOS SOLOS ..................................................................................... 16 
Tamanhos das partículas ............................................................................................. 16 
ESTRUTURA DOS SOLOS .......................................................................................... 17 
Solos grossos .............................................................................................................. 17 
Solos finos .................................................................................................................. 18 
LIGAÇÕES ENTRE AS PARTÍCULAS ....................................................................... 18 
CONSTITUIÇÃO MINERALÓGICA ........................................................................... 18 
SENSITIVIDADE (ou SENSIBILIDADE) ................................................................... 19 
MODELOS ESTRUTURAIS ......................................................................................... 20 
SISTEMA ÁGUA-SOLO ............................................................................................... 20 
CONSISTÊNCIA RESISTÊNCIA (kPa) ....................................................................... 21 
 
 
 
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PROPRIEDADES ÍNDICES .......................................................................................... 21 
RELAÇÕES ENTRE MASSAS E VOLUMES ............................................................. 22 
GRANULOMETRIA ..................................................................................................... 22 
PLASTICIDADE E ESTADOS DE CONSISTÊNCIA ................................................. 23 
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS .................................................................................. 24 
Sistema rodoviário de classificação ............................................................................ 25 
Solos tropicais ............................................................................................................ 25 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ................................................................................... 25 
Energia de compactação ............................................................................................. 26 
Equipamentos de compactação ................................................................................... 26 
Controle de compactação............................................................................................ 27 
ENSAIOS DE LABORATÓRIO ................................................................................... 27 
MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS ........................................................................ 28 
ENSAIO DE PENEIRAMENTO ................................................................................... 29 
ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO ................................................................................... 29 
LIMITE DE LIQUIDEZ ................................................................................................. 30 
COMPACTAÇÃO ......................................................................................................... 31 
REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PRIMEIROS ESTUDOS DOS SOLOS 
A necessidade do homem trabalhar com os solos, encontra sua origem 
nos tempos mais remotos, podendo-se mesmo afirmar ser tão antiga quanto a 
civilização. 
Recordem-se, entre outros, os problemas de fundações e de obras de 
terra que terão surgido quando das grandes construções representadas pelas 
pirâmides do Egito, os templos da Babilônia, a Grande Muralha da China, os 
aquedutos e as estradas do Império Romano. 
Revendo, no entanto, a bibliografia, os primeiros trabalhos sobre o com-
portamento quantitativo dos solos, vão ser encontrados somente a partirdo Sé-
culo XVII. 
Tais trabalhos, que remontam aos estudos de Vauban (1 687), 
Coulomb (1773), Rankine( 1 856) e outros, admitem os solos como 
"massas ideais de fragmentos", atribuindo-lhes propriedades de mate-
rial homogêneo e estudando-os mais de um ponto de vista "matemá-
tico" do que "físico". 
Assim foram desenvolvidas as "teorias clássicas" sobre o equilíbrio dos 
maciços terrosos, de sentido predominantemente matemático e sem o corres-
pondente ajustamento das suas conclusões à realidade física. 
Essas teorias, apesar das suas limitações tão conhecidas, atualmente, 
desempenharam importante papel no desenvolvimento dos estudos dos maciços 
de terra. 
Esse modo de encarar os problemas relativos aos solos constitui, diga-se 
assim, o per(odo clássico, ou, como denomina o Prof. Milton Vargas, a "enge-
nharia-matemática do Século XIX", que, mal sucedida pela falsa concepção do 
que seja um problema de engenharia, como atestam os sérios acidentes ocorri-
dos, cedeu lugar ao "caminho fecundo da engenharia-ação do Século XX". 
Iniciou-se, assim, o que será chamado perzodo atual, que se caracteriza 
essencialmente por um desenvolvimento baseado em dados fornecidos pela ex-
periência e pela observação interpretada dos fenômenos, como eles efetiva-
mente se passam na natureza. 
 
 
 
 
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A MECÂNICA DOS SOLOS 
O ano de 1925, data em que o Prof. Karl Terzaghi publicou o seu famoso 
livro Erdbaumechanik, constitui um marco decisivo na nova orientação a ser se-
guida no estudo do comportamento dos solos. 
Àquela data, nascia a MECÀNICA DOS SOLOS, ou seja, a mecânica dos 
sistemas constituídos por uma fase sólida granular e uma fase fluida. 
Conquanto os seus princípios fundamentais, alguns dos quais hoje já re-
vistos, tenham sido então publicados, somente por ocasião do Primeiro Con-
gresso Internacional de Mecânica dos Solos e Fundações, realizado em 1936, 
essa ciência aplicada consagrou-se de maneira definitiva. 
Do famoso discurso inaugural do Congresso pronunciado por 
Terzaghi com a incontestável autoridade de pesquisador e de técnico, 
que o conduziu à posição ímpar de destaque que ocupa nesta nova 
ciência extraímos: "A instalação deste Congresso é um acontecimento 
de significação invulgar. Representa o primeiro Conselho Internacional 
na perpétua guerra da engenharia civil contra as forças traiçoeiras da 
natureza, ocultas na terra. Graças aos esforços despendidos em dife-
rentes partes do mundo, durante um período de 25 anos, armas novas 
e eficientes foram forjadas para combater essas forças e o objetivo 
principal desta reunião consiste em discutir os meios de explorar as 
vantagens assim asseguradas. Com o fito de abreviar, deu-se o nome 
de Mecânica dos Solos a estes recentes progressos". 
Donald Wood Taylor (1900-1955) A partir de 1936, quando, no 
dizer de Terzaghi, ficou oficialmente batizada a Mecânica dos Solos, o 
seu processo tem sido verdadeiramente extraordinário, com contribui-
ções de quase todas as partes do mundo, inclusive do Brasil. 
Destaque-se a contribuição brasileira de Alberto Ortenblad que, em 1 926, 
em tese de doutoramento (MathematicalTheoryoftheProcessofMudDeposits) 
apresentada no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (M. I. T.) colaborou no 
desenvolvimento matemático da "teoria do adensamento" de Terzaghi e 
Frohlich. 
Esse valioso trabalho, publicado em 1930, foi reeditado pelo seu Autor em 
1956. 
De extraordinário interesse para o desenvolvimento dos fundamentos da 
Mecânica dos Solos, em particular no que se refere à consolidação, cisalha-
mento e estabilidade de taludes, foram os estudos de Taylor, do Departamento 
 
 
 
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de Engenharia Civil do M.I.T. Esse célebre e histórico livro foi reimpresso em 
1976. 
Dentre os numerosos trabalhos publicados por Terzaghi, citamos apenas 
as suas duas obras fundamentais de sistematização e divulgação dos conheci-
mentos básicos de Mecânica dos Solos, que são: Theoretical Soil Mechanics, 
que data de 1943 e, em colaboração com Ralph Peck, o livro Soil Mechanics in 
Engineering Practice, publicado em 1948, atualmente e medição inteiramente 
revista. Ambas as obras já traduzidas para vários idiomas. A Mecânica dos So-
los, por conseguinte, constitui ciência relativamente jovem, achando-se ainda em 
pleno desenvolvimento. 
Outras Ciências da Terra Constitui requisito prévio para o projeto de qual-
quer obra, sobretudo se de vulto (barragem, túnel, obra de arte, corte, aterro), o 
conhecimento da formação geológica local, estudo das rochas, solos, minerais 
que o compõem, bem como a influência da presença da água sobre ou sob a 
superfície da crosta. 
É verdade conhecida que, em se tratando de solos e rochas, a heteroge-
neidade é a regra, a homogeneidade a exceção. 
Tais estudos são, de fato, indispensáveis, para se alcançar a "boa enge-
nharia", isto é, aquela que garante a necessária condição de segurança e, tam-
bém, de economia. 
Assim, além da Mecânica dos Solos, tornam-se necessários, para o aten-
dimento desses requisitos básicos, os estudos referentes às demais ciências que 
compõem a constelação das chamadas Ciências da Terra (designação de 
Kcynine e Judd), e que são: Mineralogia-ciência dos minerais. De particular inte-
resse para o engenheiro é o estudo dos minerais arglicos. 
Petrologia - estudo detalhado das rochas, com o seu ramo a Petrografia 
(criada por Werner), ou seja, a sua descrição sistemática. 
A classificação geral, o reconhecimento prático e o estudo detalhado dos 
principais tipos de rochas, são assuntos dos mais importantes. 
Geologia Estrutural ou Tectônica - ramo dedicado principalmente ao es-
tudo das dobras e falhas da estrutura da crosta terrestre. 
Observemos que o estudo dos diaclasamentos é de fundamental impor-
tância nas questões relativas a cortes, túneis e fundações de barragens e obras 
de terra. 
 
 
 
8 
Geomorfologia - ciência que estuda as formas da superfície terrestre e as 
forças que as originam. 
O termo tem praticamente o mesmo significado que "Geografia Física", 
"Fisiografia" ou "Geologia Física". 
Segundo a clássica definição de Mackinder (1 889), "a Geografia Física é 
o estudo do presente à luz do passado; a Geologia é o estudo do passado à luz 
do presente". 
Geofz'sica (Hutton) - consiste na aplicação dos métodos da Física ao es-
tudo das propriedades dos maciços rochosos e terrosos. 
A Sismologia é o ramo que estuda as vibrações da Terra (fenômenos sís-
micos). São de grande utilidade os "métodos geofísicos de prospecção" da 
crosta terrestre. 
Pedologia - tem por objeto o estudo das camadas superficiais da crosta 
terrestre, em particular sua formação e classificação, levando em conta a ação 
de agentes climatológicos. 
Particularmente no que se refere ao estudo da umidade dos solos, os co-
nhecimentos pedológicos vão se mostrando de interesse nos problemas de pa-
vimentação. 
Mecânica das rochas - propõe-se a sistematizar o estudo das proprieda-
des tecnológicas das rochas e o comportamento dos maciços rochosos, segundo 
os métodos da Mecânica dos Solos. 
É a mais recente das ciências que compõem o conjunto das Ciências da 
Terra. Seus conhecimentos são hoje, indispensáveis ao engenheiro. 
Hidrologia - ciência que se ocupa do estudo das águas superficiais e sub-
terrânea (o estudo destas se designa por "hidrogeologia"). 
Desempenha, também, importante papel no comportamento das obras de 
Engenharia. 
Finalmente, Krynine e Judd, incluem ainda no complexo de ciências que 
tratam do estudo da Terra, a Meteorologia. 
 
 
 
 
 
 
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GRANDES ACIDENTES 
Exemplos Históricos 
Uma série de numerosos acidentes ocorridos com grandes obras de en-
genharia, ao fim do Século XIX e princípios do século atual, veio mostrar a ina-
dequada percepção dos princípios até então admitidos e, por outro lado, a insu-
ficiência de conhecimentos para a tomada de nova orientação. 
Entre grandes acidentesocorridos em quase todos os países e as provi-
dências tomadas visando um esclarecimento da situação, citam-se, como exem-
plos históricos, os que tiveram lugar no Panamá, Estados Unidos, Suécia e Ale-
manha. 
Assim, os sucessivos ·escorregamentos de taludes de terra durante a 
construção do Canal do Panamá, destacando-se os célebres escorregamentos 
de Cucaracha e Culebra e nos Estados Unidos, as rupturas de barragens de 
terra e os sucessivos recalques de grandes edifícios, preocupavam a American 
Society o f Civil Engineers, que resolveu então, em 1913, nomear uma comissão, 
sob a presidência de Cummings, para examinar e opinar sobre o que estava 
ocorrendo. 
Uma das conclusões centrais do trabalho apresentado se referia à neces-
sidade de se exprimir quantitativamente as propriedades dos solos, estabele-
cendo ainda sua classificação e dando ênfase à importância das partículas co-
loidais dos solos. 
 
TERRA 
A Terra é constituída de 3 camadas a partir de sua superfície: - Crosta (ou 
litosfera): espessura média de 50 km, formada por rochas predominantemente 
basálticas e graníticas; - 
Manto: espessura média de 2900 km, formado por silicatos ferro-magne-
sianos de alta massa específica; 
Núcleo: raio de 3400 km, formado por ferro e níquel, é a camada mais 
interna da Terra. 
Rochas sãs são as rochas mais profundas da crosta terrestre e encon-
tram-se intactas, já as rochas próximas à superfície são fraturadas devido à ação 
dos intemperismos físico e químico. 
 
 
 
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Papel do engenheiro: as obras estão em constante interação com diver-
sos tipos de rochas, cujas características devem ser conhecidas, otimizando a 
relação custo-segurança das obras. 
 
 
MINERAIS 
São substâncias sólidas naturais, inorgânicas e homogêneas que pos-
suem composição e estrutura atômica definidas. São formados naturalmente por 
cristalização (ou recristalização), e em reações químicas entre sólidos e líquidos 
presentes nas diferentes camadas do planeta Terra. Propriedades mais comuns 
dos minerais: 
- HÁBITO: forma geométrica externa que reflete sua estrutura cristalina. 
Ex.: acicular (semelhante à agulha), colunar, tabular/lamelar (lâminas sobrepos-
tas), laminado (laminas finas achatadas), foliáceo (separável em folhas), fibroso, 
granular, maciço (compacto e irregular), terroso, botrioidal (semelhante a cachos 
de uva); 
- BRILHO: quantidade de luz refletida pela superfície do mineral; 
- TRAÇO: cor do pó que se forma ao riscar uma superfície de porcelana 
branca; 
- CLIVAGEM: superfície de quebra que exibe planos regulares. Quando 
existe, é classificada de acordo com sua qualidade (de perfeita a imperfeita); 
- FRATURA: superfície irregular que é dependente da estrutura do mine-
ral, pode ser irregular ou conchoidal 
- DUREZA: resistência ao risco, analisada pela escala de Mohs, corres-
pondente à tabela abaixo 
MINERAL : DUREZA 
 
Talco 1 
Gipsita 2 
Calcita 3 
 
 
 
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Pela tabela acima, um mineral certa dureza, risca todos os que apresen-
tem dureza menor que ele, mas não os que de dureza maior. Por exemplo, o 
Quartzo risca o Ortoclásio, mas não o Topázio. 
– TENACIDADE: resistência a flexão, esmagamento e corte; 
 - MAGNETISMO: propriedade de um dado mineral (contendo ferro) de 
ser atraído pelo campo magnético; 
- PESO ESPECÍFICO: relação entre um peso de certo volume de mineral 
a um peso correspondente a um mesmo volume de água. 
Diferentes minerais irão gerar diferentes solos, por exemplo, solos origi-
nados das micas são muito expansivos ao contato com água, prejudiciais à pa-
vimentação. 
 
ROCHAS 
Materiais consolidados formados por agregados de um (rocha uniminerá-
lica) ou mais minerais (rocha pluriminerálica). 
Podem ser classificadas em três grandes grupos: - Ígneas ou magmáticas: 
são resultantes do resfriamento do magma presente no interior da terra e expe-
lido para a superfície por meio de erupções vulcânicas. 
Podem ser intrusivas (ou plutônicas), quando o resfriamento ocorrer em 
profundidade – e, portanto, mais lentamente, possibilitando um maior tamanho 
Fluorita 4 
Apatita 5 
Ortoclásio 6 
Quartzo 7 
Topazio 8 
 
 
 
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dos minerais; ou extrusivas (ou vulcânicas), quando o resfriamento é mais rápido 
e acontece na superfície. 
Apresentam alguns tipos de estrutura característicos: maciços (não há ori-
entação preferencial), fluidal (minerais encontram-se isorientados), vesicular 
(apresenta cavidades que podem estar ou não preenchidas por minerais – na 
estrutura amigdaloidal), colunar (as rochas são dispostas em prismas) e em laje 
(quando o arranjo é tabular). 
Exemplos de rochas ígneas: granito e diabásio (na forma intrusiva) e ba-
salto e riolito (na forma extrusiva). 
São as rochas mais utilizadas em construção civil, pela sua alta resistên-
cia mecânica. 
Os solos de Campinas são solos residuais de basalto e diabásio. 
- Sedimentares: são resultantes da compactação e cimentação de sedi-
mentos provenientes da ação do intemperismo e pedogênese sobre uma rocha 
já existente. 
O transporte das partículas pode ocorrer pela ação da água, vento, gravi-
dade e geleiras. Podem ser formadas ainda pelo acúmulo de matéria orgânica. 
Tais rochas apresentam estruturas primárias quando geradas pela sim-
ples deposição de sedimentos e secundárias quando a origem é química. 
A estrutura primária mais típica é o acamamento (estratificação). 
Exemplos de rochas sedimentares: arenitos, siltitos, argilitos, folhelhos e 
conglomerados (dependem exclusivamente do tamanho dos grãos que as origi-
naram). 
Estas rochas apresentam baixa resistência, sendo mais usadas em aca-
bamentos. 
- Metamórficas: são as rochas formadas pela transformação de uma rocha 
preexistente sob condições de aumento de pressão e/ou temperatura. 
 O metamorfismo pode desde gerar novos minerais, como também ape-
nas aumentar seus tamanhos e formas externas. 
Os tipos de metamorfismo são de contato, regional e dinâmico. Apresen-
tam estrutura maciça (aspecto compacto e homogêneo), foliações (estrutura pla-
nar com achatamento minerálico – xistosidades, crenulações – dobramentos) e 
lineações (estrutura linear com direções de cisalhamento). 
 
 
 
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Exemplos de rochas metamórficas: ardósia, gnaisse, mármore. Na região 
de Bauru, os solos são residuais gnáissicos. 
 
 
FORMAÇÃO DOS SOLOS 
Os solos são formados pela desintegração e decomposição das rochas 
devido ao intemperismo. 
Os fragmentos, então, podem ser transportados por agentes da natureza 
e serem depositados em locais distantes. As alterações devidas ao tempo geram 
solos distintos. 
 
Intemperismo físico 
Desintegra a rocha formando sedimentos sem alterar a composição mi-
neralógica. 
Principais agentes: expansão diferencial por alívio de tensões, cresci-
mento de cristais e dilatação térmica das rochas. 
A expansão diferencial ocorre pela diferença de pressão entre o interior 
da crosta e a superfície terrestre. 
A solidificação da água em fendas rochosas provoca um aumento volu-
métrico que tende a fraturar e desgastar as rochas envolvidas. 
 
Intemperismo químico 
Caracterizado pela presença de reações químicas entre os minerais e so-
luções presentes em seu meio. 
As rochas já fragmentadas são mais vulneráveis a este tipo de intempe-
rismo. As etapas do intemperismo químico são: 
 - Alteração da cor dos minerais; 
 - Decomposição dos minerais; 
- Alteração da textura inicial. 
Os minerais de maneira geral transformam-se em argilo-minerais (com-
postos estáveis) ou em compostos solúveis que poderão ser carregados pela 
água. 
 
 
 
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O quartzo é bem resistente ao intemperismo. Principais agentes do intem-
perismo químico: 
 
Oxidação 
Reação do ferro com o oxigênio do ar, passando do estado ferroso para 
o férrico. A oxidação deixa uma camada de material de coloração vermelhoama-
relada. 
 
Carbonatação 
Reaçãocom o ácido carbônico formado pela dissolução do gás carbônico 
em água. Ocorre em rochas calcárias. Diminui a resistência mecânica dada a 
produção de veios. 
 
Hidrólise 
Decomposição de um mineral pela água, atuando como reagente. Os fel-
dspatos decompõem-se em sílica e carbonatos, além de material argiloso. 
 
Hidratação 
Adição de moléculas de água na estrutura do mineral, provocando fratu-
ramento e expansão. (A água da hidratação não faz parte da estrutura do mine-
ral, podendo ser retirada em temperaturas superiores a 100ºC). 
A argila montmorilonítica expande-se na presença de água, provocando 
problemas de deslizamento de taludes. 
 
Troca de bases 
É a troca de Cátions (Ca2+, Mg2+, Na+ ou K+ ) por soluções de outros 
cátions. Aqui existe um processo chamado quelação, onde os cátions metálicos 
são incorporados nas moléculas. 
 
 
Fatores que afetam o intemperismo composição mineralógica 
Cada rocha forma solos de propriedades diferentes, devido à diferença na 
sua composição mineralógica; 
CLIMA: representado pela chuva e pela temperatura, é fator preponde-
rante no grau de intemperismo. 
 
 
 
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Os climas mais quentes e com alta pluviosidade apresentam altas taxas 
de intemperismo químico o ano todo. Nos climas temperados, o intemperismo 
físico é mais comum no inverno e o químico, no verão. 
TOPOGRAFIA: o relevo interfere na velocidade da água e da erosão, mo-
dificando a estrutura dos solos em taludes mais íngremes. 
VEGETAÇÃO: uma vegetação mais extensa provoca um aumento nas re-
ações orgânicas, e, com isso, permite um maior intemperismo químico. 
 
 
TIPOS DE SOLOS 
Solo é, portanto, todo material incoerente ou pouco resistente encontrado 
recobrindo as rochas não alteradas no substrato. 
Geologicamente, é o regolito, termo que corresponde a toda porção su-
perficial decomposta e constituída de material não consolidado que cobre a ro-
cha sã. Os tipos de solos são dependentes do processo de formação dos mes-
mos. Observe os esquemas abaixo: 
 
Solos residuais 
 A rocha de origem não é movimentada. 
As camadas características deste tipo de solo, da mais profunda à super-
fície: rocha alterada ou decomposta, saprólitos e solos eluviais (mais intemperi-
zados). 
 
Solos transportados 
Formados por um agente de transporte qualquer. Sua classificação segue 
de acordo com o agente: aluvionar quando o agente é a água, coluvionar quando 
a gravidade (se a velocidade é maior o solo é denominado talus), eólico (vento) 
e glacial (geleiras). 
Solos orgânicos 
São encontrados em áreas próximas a rios e baixadas, formados pela 
mistura de restos de organismos. 
 
 
 
 
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Solos lateríticos 
Solos tropicais que sofreram intensos mecanismos pedogenéticos. São 
porosos, permeáveis, parcialmente saturados em camadas superficiais espes-
sas. 
 
 
AMOSTRAGEM DOS SOLOS 
Amostra deformada: representativa quanto à composição granulométrica. 
Permite realizar os ensaios de identificação tátil e visual, de massa especifica 
dos sólidos e do solo, granulometria, consistência, compactação e a moldagem 
de corpos de prova. 
Glacial retiradas com trados ou amostradores, além de utilizar água para 
obtenção de amostras profundas. 
Amostra indeformada: é uma amostra bem mais representativa do solo, 
quanto a sua composição, estrutura e teor de umidade. 
Deve ser feita de maneira manual ou com amostrador de parede fina. Al-
guns cuidados devem ser observados: 
- Retirar 20 cm da superfície (evitando impurezas); 
- Peneirar o solo; 
- Retirar duas vezes mais material que o necessário; O poço deve ser 
interrompido 10 cm da cota do topo do bloco a ser retirado. 
O molde metálico de diâmetro de 30 cm serve para revestir o bloco. A 
parafina deverá ser utilizada para selar o bloco e manter a umidade original. 
As amostras serão retiradas à partir do cubo de 30 cm de aresta, produ-
zindo-se corpos de prova cilíndricos. 
 
Tamanhos das partículas 
 O intemperismo físico gera sempre partículas com diâmetro maior que as 
geradas pelo intemperismo químico. 
Dessa forma, em solos granulares (ou grossos) predomina a ação da gra-
vidade e a forma é quão mais arredondada, quanto maior for a distância de trans-
porte. 
 
 
 
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Em solos finos, as formas são lamelares ou circulares, determinadas pelo 
mineral constituinte e a atuação das forças de superfície e pela água. 
As escalas granulométricas buscam classificar as partículas de acordo 
com seus diâmetros respectivos, e as mais comumente utilizadas no Brasil são 
as da ABNT e do MIT. 
Os solos granulares são divididos em pedregulhos e areias (subdivididas 
em grossas, médias e finas). 
Os solos finos são subdivididos em siltes e argilas. Pedregulhos são acu-
mulações incoerentes de fragmentos de rocha. 
Comuns em margens de rios. Areia corresponde ao material áspero ao 
tato, isento de finos, que não se contrai ao secar. 
Silte é todo material fino de baixa plasticidade, muito parecido com a ar-
gila, mas esta possui alta resistência e plasticidade. 
 
 
ESTRUTURA DOS SOLOS 
Estrutura é a forma sob a qual as partículas dos solos se apresentam. 
Nela interagem dois tipos de forças: gravitacional e de ligação físico-quí-
mica. As primeiras dependem das dimensões das partículas, já as demais, de-
pendem da natureza da superfície e do meio. 
 
Solos grossos 
A estrutura varia entre fofa e compacta. 
Os grãos são esféricos e uniformes, de estrutura intergranulares e o pro-
cesso de sedimentação faz com que a força que prevaleça seja a gravidade. 
A compacidade relativa (Dr) determina o comportamento dos solos e é 
definida como: Dr (%) ESTADO Muito compacto 
Onde e é a propriedade denominada índice de vazios, seu valor máximo 
corresponde ao estado fofo, já seu valor mínimo corresponde ao estado com-
pactado. 
Natural quer dizer como é encontrado em campo. 
Observe que quanto mais uniforme e mais angulosa uma partícula de um 
solo, maior o emáx. 
 
 
 
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Solos finos 
 As argilas apresentam partículas de forma lamelar e, portanto, as forcas 
de superfície são preponderantes, embora tais forças sejam afetadas pela natu-
reza das partículas e do meio. 
 
 
LIGAÇÕES ENTRE AS PARTÍCULAS 
Ligação intramolecular: átomos pertencentes a uma mesma molécula se 
unem. Ligação muito forte e praticamente inalterável. 
Iônica: troca de elétrons entre átomos; 
Covalente: compartilhamento de elétrons; Heteropolar: misto das anterio-
res. 
Ligação intermolecular: numa ligação mais fraca que a primeira, passível 
de ser alterada ao longo do tempo. É a que possibilita a atração entre pequenas 
partículas e a água. Ligação de hidrogênio: quando um átomo de hidrogênio os-
cila entre átomos de diferentes moléculas. 
Principal ligação água-solidos (argilominerais). Van der Waals: originada 
do desenvolvimento de um momento elétrico molecular, em três efeitos princi-
pais: orientação, indução e vibração eletrônica. 
 
 
CONSTITUIÇÃO MINERALÓGICA 
O solo e suas partículas resultam da composição da rocha matriz devido 
aos processos físicos e químicos de intemperismo. 
Por exemplo, o quartzo forma grãos de diâmetro superior a 0.005 mm e é 
resistente a desagregação. 
Outros minerais, como os feldspatos, sofrem mais ataques, originando ar-
gilominerais que constituem as partículas mais finas dos solos, com diâmetro 
inferior a 2 µm. Sua estrutura é muito complexa e apresentam comportamentos 
bem distintos quando em presença de água. 
Os argilominerais mais comuns são a caulinita, a ilita e a esmectita. 
 
 
 
19 
As estruturas mais comuns são uma de tetraedros justapostos num plano 
(silício e oxigênio) e outra de octaedros com átomos de alumínio (circundados 
por hidroxilas ou oxigênio). 
Ambas as estruturas ligam-se por meio de compartilhamento de átomos 
de oxigênio. 
Caulinita: apresenta os minerais formados por uma camada tetraédrica e 
outra octaédrica, unidas porligações de hidrogênio (íons oxigênio da estrutura 
tetraédrica com íons hidroxila da estrutura octaédrica 
 – formando moléculas de água entre elas). Ilita e esmectita (montmorilo-
nitas): apresentam uma estrutura octaédrica entre duas estruturas tetraédricas. 
As ligações se processam por meio dos íons oxigênio dos arranjos tetra-
édricos, numa forma mais fraca que as da caulinita. As placas quebram-se por 
flexão. As esmectitas apresentam 100 vezes mais partículas que as caulinitas 
(em mesma massa ou volume). 
 A ilita não apresenta, de maneira geral, íons permeáveis, o que a torna 
ligeiramente mais estável que as demais deste grupo. 
A bentonita, utilizada em construção civil, pertence a esse grupo e é ori-
ginada pela decomposição de cinzas vulcânicas. 
As argilas podem sofrer substituições isomórficas, onde os átomos são 
trocados, tornando o seu comportamento ainda mais complexo. 
Por exemplo, a troca dos átomos de sílica por outros de magnésio gera 
partículas de carga negativa. 
Os íons presentes no solo são importantes para estudo do comporta-
mento das argilas. 
 
 
SENSITIVIDADE (ou SENSIBILIDADE) 
É o nome dado à maior ou menor perda de resistência de um solo argi-
loso, com sua desestruturação (amolgamento). 
Por meio de um ensaio de resistência a compressão simples traçam-se 
curvas de tensão x deformação e obtêm-se dois valores para S: um indeformado, 
outro amolgado. 
Quando ST 1, diz-se que um solo é sensível. 
 
 
MODELOS ESTRUTURAIS 
Sugeridas por Terzaghi, os solos finos apresentam dois tipos de estrutu-
ras: 
-Alveolar: a força da gravidade e as forças de superfície quase se equiva-
lem. 
-Floculenta: o diâmetro das partículas é menor que 0.02mm e não se se-
dimentam isoladamente, mas formam flocos em suspensão, que podem sedi-
mentar-se. 
Na natureza, as diferentes partículas do solo configuram uma estrutura 
composta, a qual gera potenciais de atração e repulsão. 
O potencial por repulsão gera sedimentação separada determinando o 
estado disperso. 
O estado floculado ocorre quando o potencial por atração predomina. 
 
 
SISTEMA ÁGUA-SOLO 
A água presente entre duas partículas de argila pode ser classificada em: 
Adsorvida: envolve a partícula, sendo atraída por ligações, necessitando de tem-
peraturas muito elevadas para ser removida. 
 A força de atração é reduzida com o aumento de distancia entre as par-
tículas. Livre: é a água presente nos vazios do solo e não é afetada pelas forças 
de atração. 
Há ainda dois conceitos importantes para as argilas, o de consistência e 
o de atividade. 
O primeiro pode ser representado pela tabela abaixo: 
 
 
 
 
 
21 
CONSISTÊNCIA RESISTÊNCIA (kPa) 
Muito mole 400 Já o segundo, é representado pela fórmula a seguir: As 
caulinitas são tidas como inativas, com Apara que o mesmo passe 
do estado plástico para o líquido. IP = LL – LP. 
 
 
 
24 
 Índice de consistência: região onde o solo apresenta maior trabalhabili-
dade, ou seja, entre o limite de liquidez e o de plasticidade. 
 
 
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 
Os sistemas de classificação objetivam agrupar solos com características 
de genética e comportamento similares. 
Estes sistemas devem ser de fácil memorização para o usuário (enge-
nheiro geotécnico). 
Classificação por tipo de solo: classifica o solo por meio da análise visual-
táctil. Os testes para identificação são: 
1) Sensação ao tato: esfrega-se uma porção de solo na mão tentando 
sentir a textura das partículas. Areias são ásperas, argilas são como farinha 
quando secas e como sabão quando úmidas. 
2) Plasticidade: moldam-se cilindros com porções de solo. Argilas são fa-
cilmente moldáveis, ao contrário dos siltes e areias. 
3) Resistência: as argilas formam torrões que não se desagregam com 
facilidade, siltes não apresentam tamanha resistência e as areias puras não os 
formam. 
4) Água intersticial: coloca-se uma porção de solo úmido na palma da mão 
e bate-se contra a outra. Ao abrir verifica-se aparecimento de água na superfície. 
Em solos arenosos a água aparece rapidamente e provoca trincamento do solo. 
5) Dispersão em água: em uma proveta coloca-se solo e preenche-se com 
água. 
Ao agitar as areias depositam-se rapidamente e as argilas turvam a solu-
ção. 
Classificação granulométrica: possibilita a classificação do solo de acordo 
com o tamanho das partículas constituintes e divide o solo em três classes: 
areias, siltes e argilas. 
A classificação é obtida pelo ensaio granulométrico. Classificação Unifi-
cada (SUCS): Separa os solos em 3 grupos: - 
Grossos: quando mais de 50% ficam retidos na peneira #200; 
- Finos: quando mais de 50% passam na peneira #200; 
 
 
 
25 
- Turfas: solos de alta compressibilidade e constituintes de matéria orgâ-
nica. Daí , os solos seguem as nomenclaturas abaixo: 
Prefixos G – gravel – pedregulho; S – sand – areia; C – clay – argilas; M 
– mó – siltes inorgânicos e arenosos muito finos; O – organic – solos siltosos e 
argilosos orgânicos. 
Sufixos W – well – solos bem graduados; P – poorly – solos mal gradua-
dos; F – fine – excesso de finos; L – low – solos de baixa compressibilidade; H – 
high – solos de alta compressibilidade; Pt = peat – turfas. 
A classificação dos solos finos é mais visível utilizando-se a carta de Ca-
sagrande. 
Os solos turfosos simbolizados por Pt são muito diferentes dos demais, 
apresentam cor escura, odor inorgânico e são altamente saturados. 
 
Sistema rodoviário de classificação 
Divide os solos em grossos e finos, e estes em grupos (A1,A2, ..., A7 – 
onde A1 é pedregulho bem graduado e A7 é uma argila plástica orgânica). 
 
Solos tropicais 
Os sistemas anteriores não são satisfatórios na classificação dos solos 
tropicais, pois estes apresentam comportamento diferenciado. 
Os solos tropicais passaram a ser classificados em dois grandes grupos, 
lateríticos e não lateríticos, os primeiros são típicos da evolução de solos de 
clima quente, com regime de chuvas de moderado a intenso. 
Apresentam pouca resistência quando não compactados pelo elevado ín-
dice de vazios. 
A sua coloração é avermelhada devido à presença de hidróxidos de ferro. 
 
 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
A compactação consiste em aplicar energia mecânica ao solo em interva-
los curtos, reduzindo seus vazios (o ar é expulso de seus poros). 
Tal processo garante um aumento da resistência mecânica, por conta da 
diminuição da compressibilidade da permeabilidade. 
 
 
 
26 
A curva de compactação (ou curva de Proctor) é obtida pela relação entre 
a massa especifica seca, teor de umidade e energia de compactação. 
Tal gráfico apresenta nas ordenadas a massa específica seca e nas abs-
cissas, o teor de umidade, em uma dada energia. 
Nota-se que a massa específica aumenta até atingir um valor máximo, e 
depois decresce, mesmo que a umidade continue a aumentar. 
O ponto de pico é denominado ponto de massa específica máxima, ou 
ponto de umidade ótima. 
 A água atua, a princípio, como um lubrificante, possibilitando uma melhor 
movimentação das partículas e posterior acomodação. Ao se atingir a umidade 
ótima, a energia é absorvida pela água livre que não se comprime (água é in-
compressível) e a eficiência da compactação é comprometida. 
Quanto maior a energia de compactação, menor a umidade ótima e maior 
a massa específica máxima. 
 
Energia de compactação 
Definida pela seguinte expressão: 
E – energia aplicada ao solo por unidade de volume; p – peso do soquete; 
L – altura de queda do soquete; n – número de camadas; 
N – número de golpes aplicados por camada; 
V – volume do cilindro. 
 Equipamentos de compactação 
Soquetes: podem ser manuais ou mecânicos, conhecidos por “sapos”. 
Possuem peso mínimo de 15kg e são utilizados em locais de difícil acesso e 
obras pequenas 
A camada não deve passar dos 15 cm. Rolo pé-de-carneiro: tambor me-
tálico com protuberâncias tronco-cônicas e altura de 18 a 25cm. 
A camada deve possuir 15 cm e o rolo deve passar de 4 a 8 vezes, de-
pendendo do tipo de solo. 
Usado em barragens. Rolo liso: cilindro de aço liso, preenchido ou não 
por areia ou pedregulho. Utilizados na área de estradas. 
 As camadas não devem superar os 15 cm (se tiverem mais rodas, po-
dem-se compactar camadas com o dobro da espessura). 
 
 
 
27 
Rolo pneumático: cilindro metálico e conjunto de pneus cuja pressão in-
terna pode ser alterada para alterar a energia aplicada. São eficientes e podem 
compactar camadas de até 25 cm. 
Placas/rolos vibratórios: utilizados para compactar solos granulares. 
 
Controle de compactação 
O solo compactado deve ser mantido em uma umidade próxima à ótima, 
a fim de se atingir alta eficiência na compactação. 
Deve-se, portanto, obter no campo uma compactação próxima ao ponto 
de máximo ou seja, o par massa específica seca e umidade deve estar situado 
dentro de um intervalo de variação. 
Grau de compactação é a relação entre a massa específica seca do aterro 
compactado e a massa específica máxima obtida em laboratório. 
Desvio de umidade é a diferença entre o teor de umidade do aterro e o 
teor de umidade ótimo do ensaio. 
Assim: A camada seguinte só deve ser lançada quando os valores de GC 
e Δw estiverem de acordo com o especificado em projeto. 
A massa específica seca é determinada utilizando-se um cilindro biselado 
de volume conhecido, cravado no aterro e determinado seu peso. 
O teor de umidade é determinado in situ utilizando-se frigideira ou solo e 
álcool. 
O processo Speedy também pode ser utilizado, e consiste em colocar 
certa quantidade de solo em uma garrafa com carbureto, fazendo com que a 
áagua absorvida reaja com o mesmo, resultando em pressão registrada em ma-
nômetro, correlacionada com o teor de umidade. 
 
 
ENSAIOS DE LABORATÓRIO 
Por fim, devemos conhecer os ensaios de laboratório mais comuns para 
obtenção dos índices físicos estudados, que são: Determinação da massa espe-
cífica natural. 
É determinada tomando-se um bloco de solo cúbico (aprox. 8cm de 
aresta) torneado a fim de que se obtenha um cilindro de H = 15 cm. 
 
 
 
28 
Obtém-se o volume do cilindro matematicamente e sua massa é obtida 
por pesagem. 
Ainda há um outro ensaio para determinação de tal índice conhecido 
como ensaio da balança hidrostática. Moldam-se esferas de solo com 2cm de 
diâmetro de amostras indeformadas e determina-se sua massa no ar. 
Em seguida, mergulha-se essa esfera em parafina e determina-se sua 
massa (solo + parafina) ao ar e imerso em água. 
 O volume deslocado pela água na imersão é o volume da esfera de solo 
mais parafina. Assim, as equações obtidas são: E = Vw (deslocado) = V(solo + 
parafina) V(solo + parafina) = [ M(solo+parafina – ar) – M(solo+parafina– imerso) 
] / γw V(parafina) = M(parafina) * γ(parafina) V(solo) = V(solo + parafina) – V(pa-
rafina) γ = M (solo) / V (solo). 
Teor de umidade Toma-se uma cápsula de alumínio com tampa de peso 
determinado (M0) e coloca-se uma porção de solo. 
O conjunto solo úmido mais cápsula é pesado com precisão de 0,01 g 
(M2) e levado para a estufa com a cápsula destampada. 
O tempo de permanência varia entre 6 horas (solos arenosos) e 24 horas 
(solos argilosos). 
A cápsula é então retirada da estufa e obtém-se a massa do solo seco 
mais cápsula (M1). Então: w = [ ( M2 – M1 ) / ( M1 – M0 ) ] * 100% 
O ensaio é repetido três vezes para a mesma amostra. 
O teor de umidade é a média dos valores obtidos. 
Pode ser determinado utilizando-se umidímetro, por meio de uma lâm-
pada infravermelha. 
O processo leva cerca de 5 a 10 minutos e é aplicável apenas em amos-
tras pequenas. 
 
 
MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS 
A massa específica dos sólidos é determinada colocando-se em torno de 
80g (solos argilosos) ou 150g (solos arenosos) em um picnômetro (balão volu-
métrico). 
 
 
 
29 
O picnômetro é em seguida preenchido com água destilada até a marca 
de referência. 
O conjunto é pesado ( M2 = Mw’ + Mp + Ms ) e, por meio da correção 
obtida pela curva de calibração do picnômetro, obtém-se o peso do picnômetro 
e da água para a temperatura do ensaio (M1 = Mw + Mp). 
Deve-se repetir o ensaio pelo menos três vezes, a massa específica en-
contrada será a média dos valores obtidos. 
Este valor é função dos minerais e da porcentagem de ocorrência de cada 
um deles no solo estudado. 
Portanto, podem ser utilizados valores médios deste valor. Para solos are-
nosos, para solos argilosos. 
 
 
ENSAIO DE PENEIRAMENTO 
O peneiramento é utilizado para determinar a granulometria de solos gros-
sos. Neste ensaio, uma porção de solo passa por uma bateria de peneiras com 
aberturas sucessivamente menores e é determinada a quantidade de solo retida 
em cada uma delas. 
 
 
ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO 
Em solos finos, deve-se medir indiretamente a velocidade de queda das 
partículas em água. 
O tamanho das partículas é então determinado pela Lei de Stokes (rela-
ciona a velocidade de queda v de uma partícula esférica de peso específico num 
fluído de viscosidade µ). 
As dimensões das partículas finas são representadas por um diâmetro 
equivalente (formas bem diferentes de esferas). 
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