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Mecânica dos Solos Índices físicos Conceito Os índices físicos são definidos como grandezas que expressam as proporções entre pesos e volumes em que ocorrem as três fases presentes. Água contida no solo Água de constituição – é a que faz parte da estrutura molecular da partícula sólida Água contida no solo Água adesiva ou adsorvida – é aquela película de água que envolve e adere fortemente a partícula sólida ; Água contida no solo Água livre – é a que se encontra em uma determinada zona do terreno, enchendo todos os seus vazios; Água contida no solo Água higroscópica – é a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre. Água contida no solo Água capilar – é aquela que nos solos de grãos finos sobe pelos interstícios capilares deixados pela partículas sólidas, além da superfície livre da água. Relação de fases Teor de umidade: h = (Ma/Ms) x 100% Relação de fases Índice de vazios: e = Vv/Vs Porosidade: n=Vv/V x 100 n = e/(1+e) e = n/(1-n) Não podem ser determinados diretamente, mas são calculados a partir dos outros índices. Relação de fases Grau de saturação: S = Va/Vv x 100% Relação de fases Peso específico natural γnat= W/V Peso específico aparente seco γd= Ws/V Peso específico saturado γsat= Wsat/V Relação de fases Peso específico real dos grãos ou Peso específico aparente seco γs= Ws/Vs Relação de fases Peso específico da água γw= Ww/Vw Peso específico submerso γsub= γsat - γw Densidade real dos grãos ou sólidos G= γs/γw Fórmulas de correlação Exercício Questão 1 Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tem uma altura de 12,5cm e diâmetro de 5cm. A massa úmida do corpo de prova é 478,25g e após sua secagem passou para 418,32g. Sabendo-se que a massa específica do sólido é de 2,70g/cm³, determinar: a) Massa específica aparente seca; b) Teor de umidade (w); c) Índice de vazios (e); d) Porosidade (n); e) Grau de saturação (S); Questão 1 Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tem uma altura de 12,5cm e diâmetro de 5cm. Questão 1 A massa úmida do corpo de prova é 478,25g e após sua secagem passou para 418,32g. Wt = 478,25g Ws = 418,32g Peso da água = Ww = 59,93g Questão 1 Outros dados da questão: h=12,5cm; d=5cm; γs = 2,70g/cm³ Volume total (Vt) = 𝜋r²h = 𝜋*(2,5²)*12,5 Volume total (Vt) = 245,43cm² Va= Ma/ γa = 59,93g / 1g/cm³ Va = 59,93cm³ Volume sólido = Volume total – Volume da água Volume sólido = 245,43 – 59,93 = 185,5cm³ Questão 1 Massa específica seca γd= Ws/V γd= 418,32g/245,43 = 1,705g/cm³ Questão 1 b) Teor de umidade w = Ma/Ms = 59,93/418,32 = 0,1432 (14%) Questão 1 c) Índice de vazios e = ( γs/ γd ) – 1 = (2,7/1,705) – 1 e = 0,58 ou 58% Questão 1 d) Porosidade n = e/(1+e) = 0,58/1+0,58 n = 0,36 ou 36% Questão 1 e) Grau de saturação S = (γs * w)/(e* γw) S = (2,7*0,1432)/(0,58*1) S = 0,66 ou 66% Questão 2 Um corpo de prova cilíndrico de um solo argiloso tem uma altura de 12,5cm e diâmetro de 5cm. A massa úmida do corpo de prova é 440g. Sabendo-se que a massa específica do solo é de 2,82g/cm³ e o teor de umidade 29%. Pode-se determinar: a) Massa específica (); b) Massa específica aparente seca (); c) Índice de vazios (e); d) Porosidade (n); e) Grau de saturação (S); f) Massa específica saturada quando o CP atingir Sr = 100%. g) Determinar o volume de água acrescentado quando o mesmo CP atingir 100% Questão 2 Dados da questão: h=12,5cm; d=5cm; γs = 2,82g/cm³ Mt=440g; w=29% ou 0,29 Vt = 245,43cm³ Questão 2 Massa específica natural (γnat) γnat = Mt/Vt = 440/245,43 = 1,8g/cm³ Questão 2 b) Massa específica aparente seca (γd) γd = γnat/(1+w) γd = 1,8/(1+0,29) = 1,4g/cm³ Questão 2 c) Índice de vazios (e) e = (γs/ γd ) - 1 e = (2,82/1,4) – 1 = 1,01 ou 101% Questão 2 d) Porosidade (n) n = e/(e+1) n = 1,01/(1,01+1) = 0,5 ou 50% Questão 2 e) Grau de saturação S = (γs*w)/(e* γa) S = (2,82*0,29)/(1,01*1) = 0,81 ou 81% Questão 2 f) Massa específica saturada quando o CP atingir S=100%. γsat = (γs + e + γw)/(1+e) γsat = (2,82 + 1,01 + 1)/(1+1,01) γsat = 1,9g/cm³ Questão 2 g) Determinar o volume de água acrescentado quando o mesmo CP atingir 100%. S=100% ou 1 S = (γs*w)/(e* γa) w = e/γs = 0,35 ou 35% 1 1 FIM
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