Apostila Mecanica dos solos

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Notas de Aula 
Disciplina - Mecânica dos Solos 1 
 
 
 
 
 
Profa. Cecilia Silva Lins 
Prof. Raphael Claus 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Recife-PE (2016) 
 
 
 
 
 
ÍNDICE 
 
 
CAPÍTULO 1 ............................................................................................................................... 4 
1.  INTRODUÇÃO A MECÂNICA DOS SOLOS ................................................................ 4 
1.1  Mecânica dos Solos ............................................................................................. 4 
1.2  Origem e Evolução da Mecânica dos Solos ..................................................... 4 
1.3  Mecânica dos Solos e Outras Ciências............................................................. 5 
1.4  Aplicações .............................................................................................................. 6 
CAPÍTULO 2 ............................................................................................................................... 8 
2.  ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS ......................................................................... 8 
2.1  Intemperismo Físico ............................................................................................. 8 
2.2  Intemperismo Químico ......................................................................................... 8 
2.3  Intemperismo Biológico........................................................................................ 9 
2.4  Classificação dos Solos Quanto a Origem e Formação ................................. 9 
2.5  Composição Química e Mineralógica dos Solos ........................................... 12 
2.6  Superfície Especifica .......................................................................................... 14 
CAPÍTULO 3 ............................................................................................................................. 15 
3.  PROPRIEDADES DAS PARTÍCULAS E ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS .......... 15 
3.1  Teor de Umidade de um solo ............................................................................ 17 
3.2  Peso específico Aparente de um solo ............................................................. 18 
3.3  Índice de Vazios .................................................................................................. 19 
3.4  Grau de Compacidade ....................................................................................... 19 
3.5  Porosidade ........................................................................................................... 19 
3.6  Saturação ............................................................................................................. 19 
3.7  Peso específico de um solo saturado .............................................................. 20 
3.8  Peso específico submerso ................................................................................ 20 
3.9  Peso Específico da Água – (Yw) ...................................................................... 20 
3.10  Peso especifica das Partículas ......................................................................... 20 
3.11  Forma das partículas.......................................................................................... 21 
CAPÍTULO 4: ............................................................................................................................ 22 
4.  CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DOS SOLOS E ENSAIOS .......................................... 22 
4.1  Tamanho e Forma das Partículas .................................................................... 22 
4.2  Caracterização Granulométrica dos Solos ..................................................... 22 
4.3  Análise Granulométrica...................................................................................... 23 
CAPÍTULO 5 ............................................................................................................................. 27 
5.  PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA FÍSICA DOS SOLOS ..................................... 27 
5.1  Limites de Consistência ..................................................................................... 27 
5.2  Determinação dos limites de Consistência ..................................................... 28 
CAPÍTULO 6 ............................................................................................................................. 32 
6.  PRINCIPAIS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ............................... 32 
6.1  Sistema Unificado de Classificação ................................................................. 32 
6.2  Sistema de Classificação do H.R.B. ................................................................ 35 
CAPÍTULO 7 ............................................................................................................................. 39 
7.1 FENÔMENOS CAPILARES ............................................................................................. 39 
7.1  Teoria do Tubo Capilar ...................................................................................... 39 
7.2  Importância dos Fenômenos Capilares .......................................................... 41 
CAPÍTULO 8 ............................................................................................................................. 43 
8.1 COMPRESSIBILIDADE E COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ....................................... 43 
8.1  Analogia da Mecânica de Terzaghi .................................................................. 45 
8.2  Teoria do Adensamento de Terzaghi .............................................................. 46 
8.3  Compressibilidade dos Terrenos Pouco Permeáveis (Argila) ..................... 47 
8.4  Compressibilidade dos Terrenos Permeáveis (Areia e Pedregulho).......... 48 
8.5  Ensaio de Adensamento.................................................................................... 48 
CAPÍTULO 9 ............................................................................................................................. 51 
9.  NOÇÕES GERAIS DE PROSPECÇÃO DO SUBSOLO ........................................... 51 
9.1  Profundidade, Locação e Numero de Sondagens......................................... 52 
9.2  Métodos de prospecção geotécnica ................................................................ 52 
9.3  Sondagens Especiais para Extrair Amostras Ideformadas de Solos ......... 58 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 60 
 
4 
 
Apostila de Mecânica dos Solos 
 
 
CAPÍTULO 1 
1. INTRODUÇÃO A MECÂNICA DOS SOLOS 
A definição do que é solo depende em muitos casos de quem o utiliza. Os agrônomos, 
por exemplo, o vêem como um material de fixação de raízes e um grande armazém de 
nutrientes e água para as plantas. Para o geólogo de mineração, a capa de solo 
sobrejacente ao minério é simplesmente um material de rejeito a ser escavado. Para o 
engenheiro civil, os solos são um aglomerado de partículas provenientes de 
decomposição da rocha, que podem ser escavados com facilidade, sem o emprego de 
explosivos, e que são utilizados como material de construção ou de suporte para 
estruturas. 
Como material de construção e de fundação, os solos têm grande importância para o 
engenheiro civil. Nas barragens de terra, nas fundações de estruturas, o solo – assim 
como o concreto e o aço – está sujeito a esforços que tendem a comprimi-lo e a 
cisalhá-lo, provocando deformações e podendo, eventualmente, levá-lo à ruptura. 
 
1.1 Mecânica dos Solos 
Todas as obras de engenharia se assetam sobre o terreno e inevitavelmente requerem 
que o comportamento do solo seja devidamente considerado. A Mecânica dos solos 
estuda o comportamento
dos solos quando tensões são aplicadas, como nas 
fundações, ou aliviadas, no caso de escavações, ou ainda perante o escoamento de 
água nos seus vazios. 
Quase todas as obras de engenharia têm, de alguma forma, de transmitir as cargas 
sobre elas impostas ao solo. Além disto, em algumas obras, o solo é utilizado como o 
próprio material de construção, assim como o concreto e o aço são utilizados na 
construção de pontes e edifícios, como exemplo tem-se os aterros rodoviários, as 
bases para pavimentos de aeroportos e as barragens de terra. 
O estudo do comportamento do solo frente às solicitações a ele impostas por estas 
obras é portanto de fundamental importância, constituindo assim numa Ciência de 
Engenharia na qual os engenheiros se baseiam para desenvolver seus projetos. 
 
1.2 Origem e Evolução da Mecânica dos Solos 
Os primeiros trabalhos sobre o comportamento dos solos datam do século XVII. 
Vauban (1687), COULOMB, 1773, RANKINE, 1856 e DARCY 1856 publicaram 
importantes trabalhos sobre o comportamento dos solos. A partir destes trabalhos 
foram desenvolvidas teorias clássicas sobre o equilíbrio dos maciços terrosos, de 
sentido predominantemente matemático e sem o correspondente ajustamento das 
suas conclusões a realidade física. Estas teorias, apesar de suas limitações tão 
conhecidas, atualmente, desempenham um importante papel no desenvolvimento dos 
maciços terrosos. 
O acúmulo de insucessos em obras de Engenharia observados no início do século XX 
como os descritos abaixo, cedeu lugar ao desenvolvimento dos estudos baseado em 
dados fornecidos pela experiência e pela observação interpretada dos fenômenos, 
como eles se passam na natureza. 
5 
 
- 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 famoso livro de Mecânica dos solos 
(Erdbaumechanik), baseado em estudos realizados em vários países depois do início 
dos grandes acidentes. Desta forma nascia a Mecânica dos Solos, ou seja, a 
mecânica dos sistemas constituídos por uma fase sólida granular e uma fase líquida. A 
partir de 1936 a Mecânica dos Solos foi oficialmente batizada durante a realização do 
primeiro Congresso Internacional de Mecânica dos Solos. 
A mecânica dos solos no Brasil antes de 1938 resumia-se em artigos publicados em 
revistas técnicas de uma tese apresentada na Congregação da Escola Nacional de 
Engenharia, atual UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro. 
No inicio de 1938, foi instalado o 1o Laboratório de Mecânica dos Solos, no IPT – 
Instituto de Pesquisas Tecnológicas em São Paulo. Posteriormente foram instalados 
laboratórios no norte do país e em 1942 mais três laboratórios foram instalados no Rio 
de Janeiro. 
A mecânica dos solos passa a assumir um papel cada vez mais importante no Brasil 
com a criação da ABMS – Associação Brasileira da Mecânica dos Solos em 1950. 
Para a área de pavimentação temos a criação da ABPv – Associação Brasileira de 
Pavimentação em 1959. Associações que ate hoje exercem papel fundamental para o 
desenvolvimento tecnológico na área de solos no Brasil. 
 
1.3 Mecânica dos Solos e Outras Ciências 
Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de forma 
direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu comportamento 
depende de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins de conhecimento. 
A mecânica dos solos é o estudo do comportamento de engenharia do solo quando 
este é usado ou como material de construção ou como material de fundação. Ela é 
uma disciplina relativamente jovem da engenharia civil, somente sistematizada e 
aceita como ciência em 1925 por Terzaghi (Terzaghi, 1925), que é conhecido com 
todos os méritos, como o pai da mecânica dos solos. 
Um entendimento dos princípios da mecânica dos sólidos é essencial para o estudo da 
mecânica dos solos. O conhecimento e aplicação de princípios de outras matérias 
básicas como física e química são também úteis no entendimento desta disciplina. Por 
ser um material de origem natural, o processo de formação do solo, o qual é estudado 
pela geologia, irá influenciar em muito no seu comportamento. O solo é um material 
trifásico, composto basicamente de ar, água e partículas sólidas. A parte fluida do solo 
(ar e água) pode se apresentar em repouso ou pode se movimentar pelos seus vazios 
mediante a existência de determinadas forças. O movimento da fase fluida do solo é 
estudado com base em conceitos desenvolvidos pela mecânica dos fluidos. Pode−se 
citar ainda algumas disciplinas, como a física dos solos, ministrada em cursos de 
agronomia, como de grande importância no estudo de uma mecânica dos solos mais 
avançada, denominada de mecânica dos solos não saturados. Além disto, o estudo e 
o desenvolvimento da mecânica dos solos são fortemente amparados em bases 
experimentais, a partir de ensaios de campo e laboratório. 
6 
 
1.4 Aplicações 
A Mecânica dos Solos faz parte de um campo de engenharia chamado de Geotécnica 
ou Geotecnia, e é uma das mais novas disciplinas da Engenharia Civil. 
 
Principais razões que levam à necessidade de se compreender a Mecânica dos 
Solos: 
a) Aprender a entender e poder avaliar as propriedades dos materiais geológicos, em 
particular o solo; 
b) Aplicar o conhecimento dos solos de uma maneira prática para projetar obras 
geotécnicas de forma segura e econômica; 
c) Desenvolver e progredir no conhecimento da Mecânica dos Solos através da 
pesquisa e experiência, e então acrescentar novos conhecimentos conceituais; 
d) Estender conhecimentos a outros ramos do aprendizado ainda a serem 
desenvolvidos. 
A aplicação dos princípios da mecânica dos solos para o projeto e construção de 
fundações é denominada de "engenharia de fundações". A engenharia geotécnica (ou 
geotecnia) pode ser considerada como a junção da mecânica dos solos, da 
engenharia de fundações, da mecânica das rochas, da geologia de engenharia e mais 
recentemente da geotecnia ambiental, que trata de problemas como transporte de 
contaminantes pelo solo, avaliação de locais impactados, projetos de sistemas de 
proteção em aterros sanitários, etc. 
 
Fundações: As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância, 
descarregadas no solo através de sua fundação. Assim a fundação é uma parte 
essencial de qualquer estrutura. Seu tipo e detalhes de sua construção podem ser 
decididos somente com o conhecimento e aplicação de princípios da mecânica dos 
solos (Figura 1). 
 
Figura 1: Preparação da fundação. 
 
Obras subterrâneas e estruturas de contenção: Obras subterrâneas como 
estruturas de drenagem, dutos, túneis e as obras de contenção como os muros de 
arrimo, cortinas atirantadas somente podem ser projetadas e construídas usando os 
princípios da mecânica dos solos e o conceito de "interação solo−estrutura". 
7 
 
Projeto de pavimentos: o projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos 
flexíveis ou rígidos. Pavimentos flexíveis dependem mais do solo subjacente para 
transmissão das cargas geradas pelo tráfego. Problemas peculiares no projeto de 
pavimentos flexíveis são o efeito de carregamentos repetitivos e problemas devidos às 
expansões e contrações do solo por variações em seu teor de umidade. 
Escavações, aterros e barragens: A execução de escavações no solo requer 
frequentemente o cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. Escavações 
profundas podem necessitar de escoramentos provisórios, cujos projetos devem ser 
feitos
com base na mecânica dos solos. Para a construção de aterros e de barragens 
de terra, onde o solo é empregado como material de construção e fundação, 
necessita−se de um conhecimento completo do comportamento de engenharia dos 
solos, especialmente na presença de água. O conhecimento da estabilidade de 
taludes, dos efeitos do fluxo de água através do solo, do processo de adensamento e 
dos recalques a ele associados, assim como do processo de compactação empregado 
é essencial para o projeto e construção eficientes de aterros e barragens de terra. 
(Figura 2 e 3). 
 
Figura 2: Realização de Aterros 
 
Figura 3: Barragem de Terra 
8 
 
CAPÍTULO 2 
2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS 
Os solos são materiais que resultam do intemperismo ou da deterioração da rocha por 
desintegração mecânica ou decomposição química, podendo assim ser classificados 
em três grandes grupos: intemperismo químico, intemperismo mecânico ou ainda 
intemperismo biológico. 
Normalmente estes processos atuam simultaneamente, em determinados locais e 
condições climáticas, um deles pode ser predominante sobre o outro. O solo é assim, 
uma função da rocha-mater e dos agentes de alteração. Os vários tipos de 
intemperismo e a intensidade com que atuam no processo de formação dos solos dão 
origem a diferentes tipos de solo. 
 
2.1 Intemperismo Físico 
Ou mecânico é o processo de decomposição da rocha sem alteração química dos 
seus componentes. Os principais agentes são: 
Variação de temperatura: Provoca a deformação da rocha de maneira desigual, 
pois a mesma é formada por diferentes tipos de minerais, cada qual possuindo uma 
constante de dilatação térmica. 
Repuxo coloidal: Retração da argila devido à sua diminuição de umidade, o que 
em contato com a rocha gera tensões capazes de fratura-la. 
Congelamento da água: Esta água presente nos poros da rocha pode vir a 
congelar, expandindo-se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda mais as 
fraturas preexistentes na rocha, auxiliando no processo de intemperismo (a água 
aumenta em cerca de 8% o seu volume devido à arrumação das partículas durante a 
cristalização). 
Alívio de pressões: Provocam a expansão do maciço, contribuindo assim no 
fraturamento, estricções e formação de juntas na rocha. Estes processos permitem a 
entrada de agentes químicos e biológicos, cujos efeitos aumentam as fraturas e tende 
a reduzir a rocha a blocos cada vez menores. 
 
2.2 Intemperismo Químico 
É o processo de decomposição da rocha onde os vários processos químicos alteram 
solubilizam 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 e, portanto muito comum no Brasil. 
Os tipos mais comuns são: Hidrólise; Hidratação; Oxidação e Carbonatação. 
HIDRÓLISE: Leva a destruição dos silicatos, que são os compostos químicos mais 
importantes da litosfera. Por isso, é um dos processos mais importantes. 
HIDRATAÇÃO: É a entrada de moléculas de água na estrutura dos minerais. A 
hidratação ocasiona nos Granitos e Gnaisses a transformação de feldspato em argila. 
CARBONATAÇÃO: Reação do mineral com ácido carbônico dissolvido na água. O 
intemperismo por carbonatação é mais acentuado em rochas calcárias por causa da 
diferença de solubilidade entre o CaCO3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a 
reação. 
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OXIDAÇÃO: Mudança que sofre um mineral em decorrência da penetração de 
oxigênio na rocha. 
 
2.3 Intemperismo Biológico 
Neste processo a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos 
produzidos por vegetais através de raízes, por animais através da escavação de 
roedores, pela ação do próprio homem, ou de ambos, ou ainda pela liberação de 
substâncias agressivas quimicamente, intensificando assim o intemperismo, como por 
exemplo, pela decomposição de seus corpos. 
 
2.4 Classificação dos Solos Quanto a Origem e Formação 
Há diferentes maneiras de se classificar os solos, como pela origem, pela sua 
evolução, pela presença ou não de matéria orgânica, pela estrutura, pelo 
preenchimento dos vazios, etc. 
De acordo com o seu processo geológico de formação os solos podem ser 
classificados em três grupos principais: residuais e sedimentares, a depender da 
existência ou não de um agente de transporte na sua formação, ou ainda orgânicos. 
 
SOLOS RESIDUAIS 
Solos residuais são os solos que permanecem no local de decomposição da 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 velocidade de decomposição depende de vários fatores, entre os quais a 
temperatura, o regime de chuvas e a vegetação. As condições existentes nas regiões 
tropicais são favoráveis a degradações mais rápidas da rocha, razão pela qual há uma 
predominância de solos residuais nestas regiões (centro sul do Brasil, por exemplo). 
Como a ação das intempéries se dá, em geral, de cima para baixo, as camadas 
superiores são, via de regra, mais trabalhadas que as inferiores. Este fato nos permite 
visualizar todo o processo evolutivo do solo, de modo que passamos de uma condição 
de rocha sã, para profundidades maiores, até uma condição de solo residual maduro, 
em superfície. A Figura 4 ilustra um perfil típico de solo residual. 
 
10 
 
 
Figura 4: Perfil geotécnico típico de solo residual do Rio de Janeiro. (Ortigão, 2007) 
 
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. 
 
SOLOS SEDIMENTARES 
Os solos sedimentares ou transportados são aqueles que foram levados ao seu local 
atual por algum agente de transporte e lá depositados. As características dos solos 
sedimentares são função do agente de transporte. 
Cada agente de transporte seleciona os grãos que transporta com maior ou menor 
facilidade, além disto, durante o transporte, as partículas de solo se desgastam e/ou 
quebram, resultando assim um tipo diferente de solo para cada tipo de transporte. Esta 
influência é tão marcante que a denominação dos solos sedimentares é feita em 
função do agente de transporte predominante. 
Pode-se listar os agentes de transporte da seguinte forma: 
 
- Vento (solos eólicos); 
- Água (solos aluvionares); 
- Água dos Oceanos e Mares (Solos Marinhos) 
 - Água dos Rios (Solos Fluviais) 
 - Água das Chuvas (Solos Pluviais) 
- Geleiras (Solos Glaciais); 
- Gravidade (Solos Coluvionares) 
 
 
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Solos Eólicos 
Transporte pelo vento. Devido ao atrito os grãos dos solos transportados possuem 
forma arredondada. A ação do vento se restringe ao caso das areias e dos siltes. São 
exemplos de solos eólicos as DUNAS e os solos LOÉSSICOS. 
Dunas – Barreira 
Loéssicos – Vegetais 
As dunas são exemplos comuns de solos eólicos do nordeste do Brasil. A formação de 
uma duna se dá inicialmente pela existência de um obstáculo ao caminho natural do 
vento, o que diminui a sua velocidade e resulta na deposição de partículas de solo, 
como mostrado na Figura 5. 
 
Figura 5. Atuação do transporte eólico na formação das dunas. 
 
Solos Aluvionares 
O agente de transporte é a água. A sua textura depende da velocidade de transporte 
da
água e podem ser classificados como de origem PLUVIAL, FLUVIAL ou DELTAICO 
(solos formados na foz dos rios com o mar ou lagos). 
 - Grãos de diversos tamanhos; 
 - Mais grossos que os eólicos; 
 - Sem coesão. 
 
Solos Glaciais 
Formados pelas geleiras. São formados de maneira análoga aos fluviais. 
 
Solos Coluvionares 
Formados pela ação da gravidade. Grande variedade de tamanhos. Dentre os solos 
podemos destacar o TALUS, que é solo formado pelo deslizamento de solo do topo 
das encostas. 
 
SOLOS ORGÂNICOS 
Impregnação do solo por sedimentos orgânicos preexistentes, em geral misturados de 
restos de animais e vegetais. Cor escura e cheiro forte. 
As TURFAS são solos que encorporam florestas soterradas em estado avençado de 
decomposição. Não se aplicam as teorias da mecânica dos solos. 
 
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A Figura 6 mostra um perfil típico de solo sedimentar, muito comum no litoral brasileiro 
devido à sedimentação do transporte fluvial no ambiente marinho das baías e 
restingas, como é o caso, por exemplo, da argila do Rio de Janeiro, depositada em 
toda a periferia da baía de Guanabara, e das argilas de Santos, de Florianópolis e de 
São Luís. A camada superficial de argila mole é muito fraca e a construção sobre este 
tipo de terreno é sempre problemática, requerendo a realização de estudos especiais 
por engenheiro geotécnico experiente. 
 
 
Figura 6: Perfil geotécnico típico de argila mole 
 
2.5 Composição Química e Mineralógica dos Solos 
As propriedades química e mineralógica das partículas dos solos assim formados irão 
depender fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da região. 
Estas propriedades, por sua vez, irão influenciar de forma marcante o comportamento 
mecânico do solo. 
Os minerais são partículas sólidas inorgânicas que constituem as rochas e os solos, e 
que possuem forma geométrica, composição química e estrutura própria e definida. 
Eles podem ser divididos em dois grandes grupos, a saber: 
 
− Primários: Aqueles encontrados nos solos e que sobrevivem a transformação da 
rocha (advêm portanto do intemperismo físico). 
− Secundários: Os que foram formados durante a transformação da rocha em solo 
(ação do intemperismo químico). 
 
Quanto a composição química dos principais minerais componentes dos solos grossos 
tem-se: 
Silicatos − feldspato, quartzo, mica, serpentina. 
Óxidos − hematita, magnetita, limonita 
Carbonatos − calcita, dolomita 
Sulfatos − gesso, anidrita 
 
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SILICATO 
Silicato é um composto salino resultante do óxido silício, são abundantes na 
natureza e formam os FELDSPATOS, MICAS e QUARTZO e SERPENTINA. 
 
FELDSPATO: São silicatos duplos de AL e de metal alcalino ou alcalino terroso “k”, 
“Na” ou Ca, sofrem decomposição acentuada pela ação da água carregada de CO2 , 
produzindo argila branca (CAULIM). 
MICA: Ortossilicatos de Al, Mg, K, Na ou Li e raramente Mn e Cr apresenta-se em 
forma de lâminas flexíveis, e de fácil clivagem. tem-se a muscovita (mica branca e a 
biotita (mica preta) 
QUARTZO: é o mais importante do grupo dos silicatos. Sua composição química é 
simples, SiO2, as partículas são equidimensionais, como cubos ou esferas e ele 
apresenta baixa atividade superficial (devido ao tamanho de seus grãos). Por conta 
disto, o quartzo é o componente principal na maioria dos solos grossos (areias e 
pedregulhos). 
 
ÓXIDOS 
Composto de metalóide e oxigênio, não se une com a água. Hematita (Fe2O3), 
Magnetita (Fe2O4) e Limonita (Fe2O3. H2O). 
 
CARBONATOS 
Calcita (CaCO3), Dolomita [(CO3)2CaMg]. A calcita é o segundo mineral mais 
abundante na crosta terrestre (). 
 
SULFATOS 
Dentre os sulfatos citam-se o gesso (CaSO4.2H2O) e Anidrita (CaSO4). 
 
Já os solos finos possuem uma estrutura mais complexa e alguns fatores, como forças 
de superfície, concentração de íons, ambiente de sedimentação, etc., que podem 
intervir no seu comportamento. As argilas possuem uma complexa constituição 
química e mineralógica, sendo formadas por sílica no estado coloidal (SiO2) e 
sesquióxidos metálicos (R2O3), onde o R se refere ao Al e ao Fe. 
As argilas são constituídas basicamente por silicatos de alumínio hidratados, podendo 
apresentar silicatos de magnésio, ferro ou outros metais. Os minerais que formam as 
frações finas pertencem a três grupos: CAULINITA, ILITA e MONTMORILONITA. 
 
CAULINITA 
São formadas por unidades estruturais de silício e alumínio, que se unem 
alternadamente, conferindo-lhes uma estrutura rígida. São relativamente estáveis em 
presença de água. 
 
ILITAS 
São estruturalmente semelhantes as Montmorilonitas. As substituições isomórficas 
que ocorrem (não alteram o arranjo dos átomos), tornam ela menos expansiva. 
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MONTMORILONITAS 
Unidades estruturais de alumínio entre duas unidades de silício, e entre as unidades 
existem moléculas de água. São instáveis em presença de água. Ex: BENTONITA. 
 
A presença de um determinado mineral de argila pode ser determinado por análise 
TERMODIFERENCIAL, RAIO X, MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA e 
ETC. 
 
2.6 Superfície Especifica 
É a soma da superfície total de um conjunto de partículas dividida pelo seu peso. 
Quanto mais fino for o solo maior será a sua superfície especifica, o que constituí uma 
das razões das diferenças entre as propriedades físicas solos finos e dos solos 
grossos. 
 
A superfície especifica dos argilominerais é: 
CAULINITA S = 10m2/s de solo 
 ILITA S = 80m2/g de solo 
MONTMORILONITA S = 800m2/g de solo 
 
A superfície específica é uma importante propriedade dos argilo−minerais, na medida 
em que quanto maior a superfície específica, maior vai ser o predomínio das forças 
elétricas (em detrimento das forças gravitacionais), na influência sobre as 
propriedades do solo (estrutura, plasticidade, coesão, etc.). 
 
 
 
 
15 
 
CAPÍTULO 3 
3. PROPRIEDADES DAS PARTÍCULAS E ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS 
O solo é um material constituído por um conjunto de partículas sólidas, deixando entre 
si vazios que poderão estar parcial ou totalmente preenchidos pela água. No caso 
mais geral é um sistema disperso formado por três fases: sólida, líquida e gasosa 
(Figura 7). 
 
Figura 7: Esquema dos constituintes do solo. 
 
Fase sólida: Caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e composição 
mineralógica dos grãos. 
Fase Gasosa: Fase composta geralmente pelo ar do solo em contato com a atmosfera, 
podendo−se também apresentar na forma oclusa (bolhas de ar no interior da fase 
água). 
A fase gasosa é importante em problemas de deformação de solos e é bem mais 
compressível que as fases sólida e líquida. 
Fase Fluida: Composta em sua maior parte pela água, podendo conter solutos e 
outros fluidos imiscíveis. É extremamente difícil separar os diferentes estados em que 
água se apresenta nos solos, no entanto é de grande importância estabelecer uma 
distinção entre eles. 
 
A seguir são apresentados os termos mais comumente utilizados para descrever os 
estados da água no solo (Figura 8). 
 
Água Livre: Preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilíbrio hidrostático ou 
fluir sob a ação da gravidade ou de outros gradientes de energia. 
Água Capilar: É a água que se encontra presa às partículas do solo por meio de 
forças capilares. Esta se eleva pelos interstícios capilares formados pelas partículas 
sólidas, devido a ação das tensões superficiais oriundas a partir da superfície livre da 
água. 
Água Adsorvida ou adesiva: É uma película de água que adere às partículas dos 
solos finos devido a ação de forças elétricas desbalanceadas na superfície dos 
argilo−minerais. Está submetida a grande pressões, comportando−se como sólido na 
vizinhança da partícula de solo. 
Água de Constituição: É a água presente na própria composição química
das 
partículas sólidas. Não é retirada utilizando−se os processos de secagem tradicionais. 
Ex: Montmorilonita (OH)4 Si2 Al4 O20 nH2 O. 
16 
 
Água Higroscópia: Água que o solo possui quando em equilíbrio com a umidade 
atmosférica e a temperatura ambiente. 
 “A água livre, Higroscópica e Capilar podem ser totalmente eliminadas a 
temperatura práticas de 1000C”. 
 
 
Figura 8. Água contida no solo. 
 
Os índices e as relações que serão apresentados desempenham um papel importante 
no estudo das propriedades dos solos, uma vez que estas dependem das 
propriedades dos seus constituintes e das proporções relativas entre eles, assim como 
da interação de uma fase sobre outra. 
Esta apresentada na Figura 9, esquematicamente as três fase constituintes do solo, a 
esquerda estão os volumes ocupados por cada parte e a direta os pesos 
correspondentes. 
 
Figura 9. Fases constituintes do solo 
 
Assim é possível obter uma relação fundamental, em volume e pesos, entre os 
constituintes de um solo, descrita abaixo: 
V = Vv + Vs = Va + Vw + Vs 
P = Ps +Pa 
17 
 
Onde, 
V = volume total 
Vv = volume de vazios 
Va = volume de ar 
Vw = volume de água 
Vs = volume de sólidos 
P = peso total 
Pw = peso da água 
Ps = peso de sólidos 
 
A seguir serão apresentadas correlações existentes entre as três fases constituintes 
do solo. Essas correlações se aplicam a estudos de aterros sobre solo mole, 
estabilidade de taludes, etc. 
 
3.1 Teor de Umidade de um solo 
Símbolo (w) - expressa a quantidade de água existente numa dada porção de solo 
úmido, é a relação entre o peso da água (Pw) e o peso de sólidos (Ps). 
Para sua determinação, inicialmente mede-se o peso de solo úmido (Pu), em seguida 
esse solo úmido é colocado em uma estufa à temperatura de 105oC a 110oC, a água 
irá evaporar e amostra deverá permanecer na estufa até constância de peso, em 
seguida, mede-se o peso da porção de solo seco (Ps). A diferença entre os dois pesos 
(Pu - Ps) é o peso da água que dividido pelo peso de sólidos (Ps) tem-se o teor de 
umidade. 
 
 
 
Onde W – teor de umidade (%) 
Pw – peso da massa de água (g) 
Ps – peso dos sólidos (g) 
 
Trata-se de um procedimento de ensaio mais utilizado em laboratório de solo. Os 
valores médios de teor de umidade normalmente encontrados situam-se entre 10% e 
40%, estando a umidade intimamente relacionada com a superfície especifica do solo. 
 
Um outro meio, alias mais simples e rápido, para determinar a umidade, consiste no 
emprego do aparelho Speedy. Ele é constituído por um reservatório metálico fechado 
que se comunica com um manômetro destinado a medir a pressão interna. Dentre 
deste reservatório são colocados, em contato, uma certa quantidade de solo úmido e 
uma determinada porção de carbureto de cálcio. A água contida no solo combinando-
se com o carbureto de cálcio gera acetileno, que provoca a variação da pressão 
interna e pela sua variação obtém-se a quantidade de água existente no solo. 
18 
 
3.2 Peso específico Aparente de um solo 
Símbolo (γs) – unidade (kN/m3), é a relação entre o peso dos sólidos e o volume 
ocupado pelos sólidos. O volume considerado inclui os vazios entre os grãos dos 
sólidos. 
Como se trata de peso específico e peso é a massa x a aceleração da gravidade 
temos kN no SI – sistema internacional de medidas. Utiliza-se também massa 
específica aparente seca, a unidade (g/cm3), nesse caso é o grama como unidade de 
massa. 
 
Onde: γs = peso específico aparente seco (g/cm3) 
 Ps = peso dos sólidos (g) 
 V = volume dos sólidos (cm3) 
 
No campo, a determinação do peso especifico aparente de um solo (y) pode ser feita, 
entre outros, pelo conhecido “processo do frasco de areia”, utilizando-se um frasco no 
qual se adapta um funil munido de um registro, conforme mostrado na Figura 10. 
 
 
Figura 10. Ensaio com Frasco de areia. 
 
Assim, tem-se o peso especifico do solo (y) como: 
 
y = Pt/Vt 
 
 
19 
 
3.3 Índice de Vazios 
Símbolo (e), exprime a quantidade de vazios em relação a quantidade de sólidos. 
Obtém-se indiretamente através de outros índices. 
 
e = Vv / Vs 
Vv = V – Vs 
e = (V – Vs) / Vs 
e = V/ Vs – 1 
 
onde, V é o volume total, Vv o volume de vazios e Vs o volume de sólidos. 
 
3.4 Grau de Compacidade 
O estado natural de um solo não coesivo define-se pelo chamado grau de 
compacidade, compacidade relativa ou densidade relativa (Dr): 
 
GC = (emáx – enat) / (emáx – emin) 
 
Onde, emáx, emin e nat são os índice de vazios máximo, mínimo e natural, 
respectivamente. 
 
3.5 Porosidade 
Símbolo (n), a semelhante ao índice de vazios, é relação do volume de vazios pelo 
volume total. 
 
n (%) = (Vv/V) *100 
 
ou em relação ao índice de vazios 
n = e / (1+e) 
 
3.6 Saturação 
Símbolo (S) indica o grau de saturação do solo, é a relação do volume de água (Vw) 
pelo volume de vazios (Vv). Solo saturado tem grau de saturação = 100% e se o solo 
estiver seco = 0%. Sua determinação é feita indiretamente. 
 
S (%)= (Vw/Vv)*100 
S = W*Yg/e (fórmula indireta – obtém-se conhecendo-se o Yg – peso especifico das 
partículas e o índice de vazios). 
 
20 
 
3.7 Peso específico de um solo saturado 
Peso específico do solo se viesse a ficar saturado e se isto ocorresse sem variação de 
volume. É de pouca aplicação prática, servindo para a programação de ensaios ou a 
análise de depósitos de areia que possam vir a se saturar. 
Ysat = Wsat/V 
 
3.8 Peso específico submerso 
É o peso específico efetivo do solo quando submerso. Serve para cálculos de tensões 
efetivas. É igual ao peso específico saturado menos o peso específico da água. É 
expresso pelo símbolo Ysub. 
Ysub = Ysat – Yw 
 
3.9 Peso Específico da Água – (Yw) 
Adota-se o valor de 10 kN/m3, esse valor varia pouco com a temperatura, entretanto, 
deve-se considerar essa pequena variação nos ensaios laboratoriais. 
 
3.10 Peso especifica das Partículas 
Símbolo (Yg) – unidade (kN/m3), é a relação do peso dos sólidos (Ps) pelo volume dos 
sólidos (Vs). Da mesma forma, como se trata de peso específico e peso é a massa x a 
aceleração da gravidade temos kN no SI – sistema internacional de medidas. Ensaio 
de fácil assimilação e de difícil execução. A dificuldade esta em obter o volume da 
amostra, essa pode ser obtida indiretamente, com pesagem hidrostática, esta 
apresentada na Figura 11 o esquema do processo do ensaio pelo método do 
picnômetro. 
 
Yg = Ps/Vs 
 
O ensaio consiste em adicionar uma massa de solo conhecida dentro do picnômetro, 
adicionar água destilada até que recubra toda a amostra, submeter o conjunto a 
pressão negativa com bomba de vácuo para eliminar a quantidade de ar, em seguida, 
completar com água até a marca do menisco e efetuar a medida da massa do 
conjunto. Conhecendo-se a massa do picnômetro com água até o menisco, o volume 
da amostra V é: 
21 
 
 
Figura 11 – Esquema para obtenção do volume da amostra por pesagem hidrostática 
 
Cuidados necessários para a realização do ensaio, o volume do picnômetro deve estar 
aferido em função da variação da temperatura, numa faixa de 15oC a 35oC para 
facilitar a execução do ensaio. A norma ABNT 6508/84, especifica que devem ser 
feitas duas determinações e a diferença entre elas não deve ser superior a 0,02 
g/cm3. 
 
3.11 Forma das partículas 
As formas das partículas têm grande influencia sobre suas propriedades. 
Distinguem-se, principalmente, as seguintes formas (Figura 12): 
a) Esférica subdividindo-se arredondadas e angulares: Predominam em 
pedregulhos, areias e siltes. 
b) Lamelares: Encontram nas argilas. 
c) Fibrilares: Características dos solos turfosos. 
 
Figura 12:
Formas das partículas (Moura, 2012). 
 
Resumo da Formulações. 
 
 
22 
 
CAPÍTULO 4: 
4. CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DOS SOLOS E ENSAIOS 
 
4.1 Tamanho e Forma das Partículas 
A textura de um solo é o tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que 
formam. O estudo da textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio de 
granulometria. Pela sua textura os solos podem ser classificados em solos grossos e 
solos finos. 
 
SOLOS GROSSOS 
Solos com   0,074mm e suas partículas tem forma arredondada poliédrica, e 
angulosa. 
Os solos grossos são os PEDREGULHOS e as AREIAS. 
 
SOLOS FINOS 
Os solos finos são os SILTES e as ARGILAS. Solos com   0,074mm. 
A fração granulométrica classificada como ARGILA possui diâmetro inferior a 
0,002mm e se caracteriza pela sua plasticidade marcante e elevada resistência 
quando seca. 
 
4.2 Caracterização Granulométrica dos Solos 
Os solos segundo as dimensões das suas partículas e dentro de determinados limites 
convencionais recebem designações próprias. Essas frações de acordo com a escala 
granulométrica brasileira são (ABNT) (Figura 13): 
Bloco de rocha – Fragmentos de rocha transportados ou não, com diâmetro 
superior a 1,0 m. 
Matacão – fragmento de rocha transportado ou não, comumente arredondado 
por intemperismo ou abrasão, com uma dimensão compreendida entre 200 mm e 1,0 
m. 
Pedra de mão fragmento de rocha com diâmetro compreendido entre 60 mm e 
200 mm. 
Pedregulho – solos formados por minerais ou partículas de rocha, com diâmetro 
compreendido entre 2,0 e 60,0 mm. Quando arredondados ou semi-arredondados, são 
denominados cascalhos ou seixos. Divide-se quanto ao diâmetro em: pedregulho fino 
– (2 a 6 mm), pedregulho médio (6 a 20 mm) e pedregulho grosso (20 a 60 mm). 
Areia – solo não coesivo e não plástico formado por minerais ou partículas de 
rochas com diâmetros compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm. As areias de acordo 
com o diâmetro classificam-se em: areia fina (0,06 mm a 0,2 mm), areia média (0,2 
mm a 0,6 mm) e areia grossa (0,6 mm a 2,0 mm). 
Silte – solo que apresenta baixo ou nenhuma plasticidade, baixa resistência 
quando seco ao ar. Suas propriedades dominantes são devidas à parte constituída 
pela fração silte. É formado por partículas com diâmetros compreendidos entre 0,002 
mm e 0,06 mm. 
23 
 
Argila – solo de graduação fina constituída por partículas com dimensões 
menores que 0,002 mm. Apresentam características marcantes de plasticidade; 
quando suficientemente úmido, molda-se facilmente em diferentes formas, quando 
seco, apresenta coesão suficiente para construir torrões dificilmente desagregáveis 
por pressão dos dedos. Caracteriza-se pela sua plasticidade, textura e consistência 
em seu estado e umidade naturais. 
 
Figura 13. Escala granulométrica da ABNT NBR 6502 de 1995 
 
4.3 Análise Granulométrica 
A análise da distribuição das dimensões dos grãos, denominada análise 
granulométrica, objetiva determinar os tamanhos dos diâmetros equivalentes das 
partículas sólidas em conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em 
relação ao peso de solo seco. A representação gráfica das medidas realizadas é 
denominada de curva granulométrica. Pelo fato de o solo geralmente apresentar 
partículas com diâmetros equivalentes variando em uma ampla faixa, a curva 
granulométrica é normalmente apresentada em um gráfico semi−log, com o diâmetro 
equivalente das partículas em uma escala logarítmica e a percentagem de partículas 
com diâmetro inferior à abertura da peneira considerada (porcentagem que passa) em 
escala linear. 
 
Ensaio de Granulometria 
Serão apresentados a seguir de maneira sucinta os procedimentos para a realização 
do ensaio de distribuição granulométrica de solos. 
Esses procedimentos estão baseados nas normas: ABNT-NBR-6457 (86) – Amostras 
de Solo – Preparação Para Ensaios de Compactação e Ensaios de Caracterização e, 
ABNT-NBR-7181 (84) – Solo – Análise Granulométrica. 
O ensaio de granulometria para o levantamento da curva granulométrica do solo é 
realizado com base em dois procedimentos distintos: 
 
a) peneiramento − realizado para partículas com diâmetros equivalentes superiores a 
0,074mm (peneira 200) e 
b) Sedimentação − procedimento válido para partículas com diâmetros equivalentes 
inferiores a 0,2mm. 
 
O ensaio de peneiramento não é realizado para partículas com diâmetros inferiores a 
0,074mm pela dificuldade em se confeccionar peneiras com aberturas de malha desta 
ordem de grandeza. Embora existindo no mercado, a peneira 400 (com abertura de 
malha de 0,045mm) não é regularmente utilizada no ensaio de peneiramento, por ser 
facilmente danificada e de custo elevado. 
 
24 
 
Peneiramento: utilizado para a fração grossa do solo (grãos com até 0,074mm de 
diâmetro equivalente), realiza−se pela passagem do solo por peneiras padronizadas e 
pesagem das quantidades retidas em cada uma delas. Retira−se 50 a 100g da 
quantidade que passa na peneira de #10 e prepara−se o material para a 
sedimentação. A série de peneiras de malhas quadradas adotada constitui-se das 
peneiras de aberturas correspondentes a 50, 38, 25, 19, 9.5, 4.8, 2.0, 1.2, 0.15 e 
0.075mm. 
Sedimentação: os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,074mm, são 
tratados de forma diferenciada, através do ensaio de sedimentação desenvolvido por 
Arthur Casagrande. Este ensaio se baseia na Lei de Stokes, segundo a qual a 
velocidade de queda, V, de uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é 
proporcional ao quadrado do diâmetro da partícula. Sendo assim, as menores 
partículas se sedimentam mais lentamente que as partículas maiores. 
 
O ensaio de sedimentação é realizado medindo−se a densidade de uma suspensão 
de solo em água, no decorrer do tempo, calcula−se a percentagem de partículas que 
ainda não sedimentaram e a velocidade de queda destas partículas. Com o uso da lei 
de Stokes, pode−se inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão, de 
modo que com estes dados, a curva granulométrica é completada. 
A equação abaixo apresenta a lei de Stokes. 
 
 
Onde, 
 - viscosidade do fluído 
Yw - peso específico do fluido 
Ys -peso específico médio das partículas do solo 
D – diâmetro das partículas 
 
Representação gráfica do ensaio de granulometria 
A representação gráfica do resultado de um ensaio de granulometria é dada pela 
curva granulométrica do solo. A partir da curva granulométrica, podemos separar 
facilmente os solos grossos dos solos finos, apontando a percentagem equivalente de 
cada fração granulométrica que constitui o solo (pedregulho, areia, silte e argila). Além 
disto, a curva granulométrica pode fornecer informações sobre a origem geológica do 
solo que está sendo investigado. A figura 14 apresenta um exemplo de um gráfico de 
granulometria. 
 
25 
 
Figura 14. Exemplo de um gráfico de granulometria (Machado S & Machado M., 2002). 
 
De acordo com a curva granulométrica obtida, o solo pode ser classificado como bem 
graduado, caso ele possua uma distribuição contínua de diâmetros equivalentes em 
uma ampla faixa de tamanho de partículas (caso da curva granulométrica a) ou mal 
graduado, caso ele possua uma curva granulométrica uniforme (curva granulométrica 
c) ou uma curva granulométrica que apresente ausência de uma faixa de tamanhos de 
grãos (curva granulométrica b). 
 
 
Figura 15. Tipos de distribuição granulométricas (Moura, 2012) 
 
Alguns sistemas de classificação utilizam a curva granulométrica para auxiliar na 
previsão do comportamento de solos grossos. Para tanto, estes sistemas de 
classificação lançam mão de alguns índices característicos da curva granulométrica, 
para uma avaliação de sua uniformidade e curvatura. Os coeficientes de uniformidade 
26
e curvatura de uma determinada curva granulométrica são obtidos a partir de alguns 
diâmetros equivalente característicos do solo na curva granulométrica. 
 
D10 − Diâmetro efetivo − Diâmetro equivalente da partícula para o qual temos 10% 
das partículas passando (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo). 
D30 e D60 − O mesmo que o diâmetro efetivo, para as percentagens de 30 e 60%, 
respectivamente. 
 
As equações abaixo apresentam os coeficientes de uniformidade e curvatura de uma 
dada curva granulométrica. 
 
Coeficiente de uniformidade: 
 
De acordo como valor do Cu obtido, a curva granulométrica pode ser classificada 
conforme apresentado abaixo: 
Cu < 5 - muito uniforme 
5 < Cu < 15 - uniformidade média 
Cu > 15 - não uniforme 
 
Coeficiente de curvatura: 
 
 
Classificação da curva granulométrica quanto ao coeficiente de curvatura 
1 < Cc < 3 - solo bem graduado 
Cc < 1 ou Cc > 3 - solo mal graduado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
CAPÍTULO 5 
5. PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA FÍSICA DOS SOLOS 
Para solos em cuja textura haja certa porcentagem de fração fina, não basta a 
granulometria para caracteriza-los, pois suas propriedades plásticas dependem do teor 
de umidade, além da forma das partículas e da sua composição química e 
mineralógica. 
A plasticidade é normalmente definida como uma propriedade dos solos, que consiste 
na maior ou menor capacidade de serem moldados, sob certas condições de umidade, 
sem variação de volume. Trata-se de uma das principais propriedades das argilas. 
Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi−sólido ou 
sólido, a depender de sua umidade. A este estado físico do solo dá−se o nome de 
consistência. 
Os limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do solo são 
denominados de limites de consistência. 
Para solos grossos (areias e pedregulhos com pequena quantidade ou sem a 
presença de finos), o efeito da umidade nestes solos é frequentemente negligenciado, 
na medida em que a quantidade de água presente nos mesmos tem um efeito 
secundário em seu comportamento. 
 
5.1 Limites de Consistência 
Sendo a umidade do solo muito elevada, ele se apresenta como um fluido denso e se 
diz no estado liquido. À medida que evapora a água, ele endurece e para certo h= LL 
(limite de liquidez) perde sua capacidade de fluir. Porém pode ser moldado facilmente 
e conservar sua forma, agora o solo encontra-se no estado plástico. Com a 
continuação da perde de umidade o estado plástico desaparece até que para h = LP 
(limite de plasticidade) o solo se desmancha ao ser trabalhado, este é o estado semi-
sólido. O limite entre os dois estados é um teor de umidade h=LC (limite de contração). 
A figura 16 mostra esquematicamente esses estados físicos, chamados de Estados de 
Consistência, e suas fronteiras são os limites de consistência. 
 
 
Figura 16: Esquema dos estados físicos do solo e seus limites de consistência. 
 
Os dois primeiros limites (LL e LP) são devido ao cientista sueco Atterberg (1911) e o 
ultimo (LC) a Haines. 
 
 
28 
 
5.2 Determinação dos limites de Consistência 
 
LIMITE DE LIQUIDEZ 
A determinação do limite de liquidez do solo é realizada seguindo-se o seguinte 
procedimento: 
1) Coloca−se na concha do aparelho de Casagrande uma pasta de solo (passando 
#40) com umidade próxima de seu limite de plasticidade. 
2) Faz−se um sulco na pasta com um cinzel padronizado. 
3) Aplicam−se golpes à massa de solo posta na concha do aparelho de Casagrande, 
girando−se uma manivela, a uma velocidade padrão de 2 golpes por segundo. Esta 
manivela é solidária a um eixo, o qual por possuir um excêntrico, faz com que a 
concha do aparelho de Casagrande caia de uma altura padrão de aproximadamente 
1cm. 
4) Conta−se o número de golpes necessário para que a ranhura de solo se feche em 
uma extensão em torno de 1cm. 
5) Repete−se este processo ao menos 5 vezes, geralmente empregando−se valores 
de umidade crescentes. 
6) Lançam−se os pontos experimentais obtidos, em termos de umidade versus log N° 
de golpes e ajusta−se uma reta passando por esses pontos. 
 
O limite de liquidez corresponde à umidade para a qual foram necessários 25 golpes 
para fechar a ranhura de solo. A Figura 17 ilustra o aparelho utilizado na determinação 
do limite de liquidez. A Figura 18 apresenta a determinação do limite de liquidez do 
solo (vide NBR 6459). 
 
 
Figura 17. Aparelho de Casagrande para determinação do limite de liquidez. 
 
 
 
29 
 
 
Figura 18. Relação entre o numero de golpes e umidade para determinação do LL. 
 
LIMITE DE PLASTICIDADE 
A determinação do limite de plasticidade do solo é realizada seguindo−se o seguinte 
procedimento: 
1) prepara−se uma pasta com o solo que passa na #40, fazendo−a rolar com a palma 
da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro. 
2) quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 3mm e apresentar fissuras, mede−se 
a umidade do solo. 
3) esta operação é repetida pelo menos 5 vezes, definido assim como limite de 
plasticidade o valor médio dos teores de umidade determinados. 
 
A Figura 19 ilustra a realização do ensaio para determinação do limite de plasticidade 
(vide NBR 9180). 
 
 
Figura 19. Determinação do limite de plasticidade. 
 
ÍNDICE DE PLASTICIDADE 
O índice de plasticidade (IP) corresponde a faixa de valores de umidade do solo na 
qual ele se comporta de maneira plástica. É a diferença numérica entre o valor do 
limite de liquidez e o limite de plasticidade. 
IP = LL - LP 
 
30 
 
O IP é uma maneira de avaliarmos a plasticidade do solo. Seria a quantidade de água 
necessária a acrescentar a um solo para que este passasse do estado plástico ao 
líquido. 
 
Classificação do solo quanto ao seu índice de plasticidade: 
IP = 0: NÃO PLÁSTICO 
1 < IP < 7: POUCO PLÁSTICO 
7 < IP < 15: PLASTICIDADE MÉDIA 
IP > 15: MUITO PLÁSTICO 
 
A partir das propriedades acima é possível caracterizar o solo a partir do gráfico 
proposto por ARTHUR CASAGRANDE para classificação do solo segundo suas 
propriedades plásticas (Figura 20). 
 
Figura 20. Gráfico para classificação dos solos de acordo com o LL e LP. 
 
ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA 
É uma forma de medirmos a consistência do solo no estado em que se encontra em 
campo. 
 
IC = (LL – h )/ IP 
 
É um meio de se situar a umidade do solo entre os limites de liquidez e plasticidade, 
com o objetivo de utilização prática. Obtenção do estado de consistência do solo em 
campo utilizando−se o IC: 
31 
 
IC < 0: FLUÍDO − DENSO 
0 < IC < 1:ESTADO PLÁSTICO 
IC > 1: ESTADO SEMI-SÓLIDO OU SÓLIDO 
 
LIMITE DE CONTRAÇÃO 
A determinação do limite de contração do solo é realizada seguindo−se o seguinte 
procedimento: 
1) molda−se uma amostra de solo passando na #40, na forma de pastilha, em uma 
cápsula metálica com teor de umidade entre 10 e 25 golpes no aparelho de Casa 
Grande. 
2) seca−se a amostra à sombra e depois em estufa, pesando−a em seguida. 
3) utiliza−se um recipiente adequado (cápsula de vidro) para medir o volume do solo 
seco, através do deslocamento de mercúrio provocado pelo solo quando de sua 
imersão no recipiente. O limite de contração é determinado pela equação apresentada 
a seguir (vide NBR 7183). 
 
LC = W – Yw*(V1 – V2)/Ps, 
 
Onde V1 e V2, são os volumes da cápsula e da pastilha (correspondente ao solo seco), 
respectivamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
CAPÍTULO 6 
6. PRINCIPAIS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 
Devido a natureza extremamente variável do solo, é inevitável que em qualquer 
classificação ocorram casos
onde é difícil se enquadrar o solo em uma determinada e 
única categoria, em outras palavras, sempre vão existir casos em que um determinado 
solo poderá ser classificado como pertencente a dois ou mais grupos. 
Apesar das limitações a que estão sujeitas as diferentes classificações, constituem-se 
no meio prático de para identificar os solos. Em vista disto, um sistema de 
classificação deve ser tomado como um guia preliminar para a previsão do 
comportamento de engenharia do solo, a qual não pode ser realizada utilizando-se 
somente sistemas de classificação. Assim, deve−se usar um sistema de classificação 
do solo, dentre outras coisas, para se obter os dados necessários ao direcionamento 
de uma investigação mais minuciosa, quer seja na engenharia, geoquímica, geologia 
ou outros ramos da ciência. 
Os dois principais sistemas de classificação são: O sistema Unificado de Classificação 
idealizado por Casagrande e a classificação do H.R.B. (Highway Reseach Board), 
originária da classificação do Public Roads Administration. 
 
6.1 Sistema Unificado de Classificação 
A ideia básica do Sistema Unificado de Classificação dos solos é que os solos grossos 
podem ser classificados de acordo com a sua curva granulométrica, ao passo que o 
comportamento de engenharia dos solos finos está intimamente relacionado com a 
sua plasticidade. Em outras palavras, os solos nos quais a fração fina não existe em 
quantidade suficiente para afetar o seu comportamento são classificados de acordo 
com a sua curva granulométrica, enquanto que os solos nos quais o comportamento 
de engenharia é controlado pelas suas frações finas (silte e argila), são classificados 
de acordo com as suas características de plasticidade. 
As três maiores divisões do Sistema Unificado de Classificação dos Solos são as 
seguintes: 
 
(1) − Solos grossos (pedregulho e areia), 
(2) − Solos finos (silte e argila), 
(3) Solos orgânicos (Turfa). 
 
A classificação é realizada na fração de solo que passa na peneira ·#200 (0,075mm), 
devendo-se anotar a quantidade de material eventualmente retida nesta peneira. São 
denominados solos grossos aqueles que possuem mais do que 50% de material retido 
na peneira 200 e solos finos aqueles que possuem mais do 50% de material passando 
na peneira 200. Os solos orgânicos são geralmente identificados visualmente. 
Cada grupo é classificado por um símbolo, derivado dos nomes em inglês 
correspondentes: Pedregulho (G), do inglês "gravel"; Argila (C), do inglês "Clay"; Areia 
(S), do inglês "Sand"; Solos orgânicos (O), de "Organic soils" e Turfa (Pt), do inglês 
"peat". A única exceção para esta regra advém do grupo do silte, cuja letra 
representante, M, advém do Sueco "mjäla". 
Cada grupo por sua vez é dividido em quatro subgrupos a depender de sua curva 
granulométrica ou da natureza da fração fina eventualmente existente. São eles: 
33 
 
1) Material praticamente limpo de finos, bem graduado w, (SW e GW) 
2) Material praticamente limpo de finos, mal graduado P, (SP e GP) 
3) Material com quantidades apreciáveis de finos, não plásticos, M, (GM e SM) 
4) Material com quantidades apreciáveis de finos, plásticos C, (GC ou SC) 
 
Exemplos: 
GW-GM = “pedregulho bem graduado com silte” 
SP-SC = “Areia mal graduada com argila” 
 
Além disto, para os solos finos (siltosos ou argilosos) tem-se os grupos de solos com 
baixa compressibilidade (LL< 50) e alta compressibilidade (LL>50), sendo designados 
da seguinte forma: 
 
Solos de baixa compressibilidade: ML, CL e OL. 
Solos de alta compressibilidade: MH, CH e OH. 
 
O gráfico de plasticidade é utilizado pelo SU, tal como mostrado na Figura 21. 
 
 
A Figura 21. Classificação do Sistema Unificado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
34 
 
Tabela 1: Resumo do Sistema Unificado de Classificação dos Solos 
 
 
Classificação S.U.C.S. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
35 
 
SOLOS FINOS 
 
 
6.2 Sistema de Classificação do H.R.B. 
Classificação de solos que data da década de 1920 e que após a 2a. Guerra Mundial 
sofreu alterações quando foi normalizada pela AASHTO – American Association of 
State Highway Officials, que perduram até nossos dias. É um sistema de classificação 
de solos de aplicação rodoviária baseado nos limites de Atterberg e na granulometria. 
Nesta classificação dos solos são reunidos em grupos e subgrupos, em função de sua 
granulometria e plasticidade. 
Os solos granulares correspondem os grupos A-1, A-2 e A-3, e os solos finos os 
grupos A-4, A-5, A-6 e A-7, três dos quais divididos em subgrupos. 
As classes A-1, A-2 e A-3 tratam-se de materiais mais grossos, que apresentam de até 
no máximo de 35% de material retido na # 200 (0,075mm de abertura). Limitados em 
15%, 25% e 10% para os grupos A-1-a, A-1-b e A-3 respectivamente. 
Para as classes A-1 e A3 o IP – índice de plasticidade é limitado em 6% o que 
caracteriza materiais com predominância de não plástico (pedra britada, pedregulho e 
areias). 
Já os grupos A-2-4 e A-2-5 o IP é limitado em 10%, os grupos A-2-6 e A-2-7 especifica 
um mínimo de 11% no IP. Na classe A-2 considera-se o LL – limite de liquidez, tratam-
se dos materiais: areias e areias argilosas ou siltosas. 
36 
 
Para as classes A-4, A-5, A-6 e A-7, tem-se no mínimo 35% de material passado na 
peneira acima e considera-se também tanto o IP como o LL. Tratam-se solos finos 
argilas e siltes. 
A Tabela 2 indica detalhadamente os tipos de materiais, sua identificação e 
classificação como subleito. 
 
O índice de grupo é utilizado para auxiliar na classificação do solo. Ele é baseado na 
performance de diversos solos, especialmente quando utilizados como subleitos. O 
índice de grupo é determinado utilizando−se a equação apresentada adiante: 
 
 
 
Onde F é a percentagem de solo passando na peneira 200. 
Quando trabalhando com os grupos A−2−6 e A−2−7 o índice de grupo deve ser 
determinado utilizando−se somente o índice de plasticidade. 
No caso da obtenção de índices de grupo negativos, deve−se adotar um índice de 
grupo nulo. 
 
 
 
 
37 
 
Tabela 2: Classificação TRB – AASHTO (DNER, 1996). 
 
38 
 
  Classificação H.R.B. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
39 
 
CAPÍTULO 7 
7.1 FENÔMENOS CAPILARES 
Entende-se por fenômenos capilares certos fenômenos que surgem pelo contato dos 
líquidos com os sólidos e que resultam das ações moleculares, ou seja, é a ascensão 
da água acima do nível freático do terreno, através dos espaços intersticiais do solo, 
em um movimento contrário à gravidade. 
Na Figura 22 verifica-se a distribuição típica da umidade do solo. Observa-se que o 
solo não se apresenta saturado ao longo de toda a altura de ascensão capilar, mas 
somete até um certo nível, denominado nível de saturação. 
 
 
Figura 22: Distribuição da umidade no solo 
 
Posição do lençol freático variável: varia segundo as estações do ano, clima da região, 
etc. 
Períodos de estiagem: posição do lençol freático sofre normalmente um abaixamento. 
Período de cheias: posição do lençol freático se eleva. 
Zona saturada: zona onde os vazios, poros e fraturas se encontram totalmente 
preenchidos d’água. 
Nível do lençol freático: linha abaixo da qual o solo estará na condição de 
submersão, e acima estará o solo saturado até uma determinada altura ou lugar 
geométrico dos pontos da superfície da água no subsolo, submetidos à ação da 
pressão atmosférica. 
 
Nos solos, por capilaridade, a água se eleva por entre os interstícios de pequenas 
dimensões deixados pelas partículas sólidas, além do nível do lençol freático. A altura 
alcançada depende da natureza do solo. Observa-se que o fenômeno
de capilaridade 
ocorre em maiores proporções em solos argilosos. A altura capilar é calculada pela 
teoria do tubo capilar. 
 
7.1 Teoria do Tubo Capilar 
Quando um tubo é colocado em contato com a superfície da água livre, forma-se uma 
superfície curva a partir do contato água-tubo. A curvatura é função das propriedades 
do material do tubo. A água sobe pelo tubo capilar até que seja estabelecido o 
equilíbrio das pressões internas e externas à superfície - fenômeno de ascensão 
capilar. 
40 
 
Assim, tendo-se um tubo em U, no qual um dos ramos é capilar (diâmetro interno de, 
por exemplo, 0,2 mm) e outro não (diâmetro interno de, por exemplo, 20 mm) e o 
preenchermos com água, verifica-se um desnível h entre as duas superfícies livres, 
sendo o nível mais alto no tubo capilar (Figura 23a). Preenchendo o tubo com 
mercúrio, observamos que o nível no tubo capilar é mais baixo (Figura 23b). 
 
 
Figura 23: a) Ascensão capilar e b) depressão capilar. 
 
Esse fenômeno se deve à presença da Pressão de Laplace que atua na superfície 
curva do líquido no capilar (Figura 24). Para uma superfície esférica com raio de 
curvatura R, essa pressão é dada pela fórmula de Laplace: 
 
E relação entre o ângulo de contato (), o raio do capilar (r) e o raio de curvatura do 
menisco (R) é dada por: 
 
Substituindo a equação R na equação acima obtém-se 
 
 
41 
 
 
Figura 24. Relação entre o ângulo de contato, raio capilar e raio de curvatura do 
menisco. 
 
Portanto, temos na superfície de um líquido num capilar uma força f que atua para 
cima, devido à pressão de Laplace, e outra, gravitacional (Fg), para baixo, devido ao 
peso da coluna do líquido no capilar (Figura 24). Como força é pressão multiplicada 
por área, a força f equivale à pressão de Laplace multiplicada pela área transversal do 
capilar: 
 
e a força gravitacional equivale a 
 
Em equilíbrio as duas forças serão iguais, portanto: 
 
 
Assim, 
 
onde σ é a tensão superficial do líquido, α é o ângulo de contato, ρ é a densidade do 
líquido, g é a aceleração da gravidade e r é o raio do tubo. 
 
A relação da altura h com o raio do tubo capilar é chamada a equação da 
capilaridade ou equação de Jurin. Por essa equação verificasse que quando α < 90°, 
cos α > 0 e h > 0, ou seja, ascensão capilar. Quando α > 90°, cos α < 0 e h < 0 
(depressão capilar). 
 
7.2 Importância dos Fenômenos Capilares 
• Construção de Aterros e Pavimentos Rodoviários: a água que sobe por 
capilaridade tende a comprometer a durabilidade de pavimentos; 
42 
 
• Sifonamento capilar em barragens: a água pode, por capilaridade, ultrapassar 
barreiras impermeáveis e gerar por efeito de sifonamento (percolação da água sobre o 
núcleo impermeável da barragem), a percolação através do corpo da barragem (Figura 
25). Ocorre quando a altura capilar do material que cobre o núcleo impermeável é 
maior que a distância entre a crista do núcleo e o NA de montante. 
 
 
Figura 25. Sifonamento capilar em barragens 
 
Coesão Aparente: parcela de resistência gerada pelos meniscos capilares presentes 
em solos não saturados. Em areias úmidas, permite converter uma praia numa pista 
firme com taludes muito inclinados. Quando seca ou saturada a areia, a pista se 
desfaz e o talude desmorona. 
 
 
 
43 
 
CAPÍTULO 8 
8.1 COMPRESSIBILIDADE E COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
As cargas de uma determinada estrutura são transmitidas ao solo gerando uma 
redistribuição dos estados de tensão em cada ponto do maciço (acréscimos de 
tensão), a qual irá provocar deformações em maior ou menor intensidade, em toda 
área nas proximidades do carregamento, que por sua vez, resultarão em recalques 
superficiais. 
Todos os materiais existentes na natureza se deformam, quando submetidos a 
esforços. A estrutura multifásica característica dos solos confere-lhe um 
comportamento próprio, tensão-deformação, o qual normalmente depende do tempo. 
O solo é um sistema particulado composto de partículas sólidas e espaços vazios, os 
quais podem estar parcialmente ou totalmente preenchidos com água. Os 
decréscimos de volume (as deformações) dos solos podem ser atribuídos, de maneira 
genérica, a três causas principais: 
• Compressão das partículas sólidas; 
• Compressão dos espaços vazios do solo, com a consequente expulsão da água 
(no caso de solo saturado); 
• Compressão da água (ou do fluido) existente nos vazios do solo. 
 
Para os níveis de tensões usuais aplicados na engenharia de solos, as deformações 
que ocorrem na água e grãos sólidos são desprezadas (pois, são incompressíveis). 
Calculam-se, portanto, as deformações volumétricas do solo a partir da variação do 
índice de vazios (função da variação das tensões efetivas) com a consequente 
expulsão da água intersticial. 
A saída dessa água dependerá da permeabilidade do solo: 
- Para as areias, em que a permeabilidade é alta, a água poderá drenar com bastante 
facilidade e rapidamente; 
- Para as argilas, a expulsão de água dos vazios necessitará de muito mais tempo, até 
que o solo atinja um novo estado de equilíbrio, sob as tensões aplicadas. Essas 
variações volumétricas que se processam nos solos finos, ao longo do tempo, 
constituem o fenômeno de adensamento, e são as responsáveis pelos recalques a 
que estão sujeitas estruturas apoiadas sobre esses solos. 
 
 Definem-se então alguns conceitos importantes: 
 
ADENSAMENTO é o processo lento e gradual de redução do índice de vazios de um 
solo por expulsão do fluido intersticial e transferência da pressão do fluído para a 
estrutura sólida, devido a cargas aplicadas ou ao peso próprio das camadas 
sobrejacentes. 
COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS é a diminuição do volume sob a ação de cargas 
aplicadas. 
COMPACTAÇÃO é o processo manual ou mecânico de redução do índice de vazios, 
por expulsão do ar. 
44 
 
RECALQUE ou ASSENTAMENTO é o termo utilizado em Engenharia Civil para 
designar o fenômeno que ocorre quando uma obra sofre um rebaixamento devido ao 
adensamento do solo sob sua fundação. 
O recalque é a principal causa de trincas e rachaduras em edificações, principalmente 
quando ocorre o recalque diferencial, ou seja, uma parte da obra rebaixa mais que 
outra gerando esforços estruturais não previstos e podendo até levar a obra à ruína. 
 
Causas de recalques de uma estrutura (Simons e Menzies, 1977). 
1. Aplicação de cargas estruturais; 
2. Rebaixamento do nível d’água; 
3. Colapso da estrutura do solo devido ao encharcamento; 
4. Inchamento de solos expansivos; 
5. Árvores de crescimento rápido em solos argilosos; 
6. Deterioração da fundação (desagregação do concreto por ataque de sulfatos, 
corrosão de estacas metálicas, envelhecimento de estacas de madeira); 
7. Subsidência devido à exploração de minas; 
8. Buracos de escoamento; 
9. Vibrações em solos arenosos; 
10. Inchamento de solos argilosos apos desmatamento; 
11. Variações sazonais de umidade; 
12. Efeitos de congelamento. 
 
Grande parte das obras de engenharia civil (prédio, pontes, viadutos, barragens, 
estradas, etc.) é assentada diretamente sobre o solo. A transferência dos esforços da 
estrutura para o solo é feita através de fundações rasas (sapatas, radiers) ou 
profundas (estacas, tubulões). 
 
No projeto geotécnico de fundações faz-se necessário avaliar se a resistência do solo 
é suficiente para suportar os esforços induzidos pela estrutura e, principalmente, se as 
deformações (recalques) estarão dentro dos limites admissíveis. Recalques 
diferenciais ou de magnitude elevada podem causar trincas na estrutura ou inviabilizar 
sua utilização. 
Daí a necessidade de conhecer os temas COMPRESSIBILIDADE e ADENSAMEN-TO 
DE SOLOS. 
O solo natural constitui simultaneamente um material complexo e variável
de acordo 
com a sua localização. Contudo, devido à sua universalidade e baixo custo, apresenta 
normalmente uma grande utilidade enquanto material de construção para Engenharia 
Civil. 
Por vezes, é normal que o solo de um determinado local não cumpra, total ou 
parcialmente, os requisitos necessários. Terá então de ser tomada uma decisão 
relativa à solução mais indicada para cada caso, e que irá geralmente contemplar uma 
das seguintes hipóteses: 
 
45 
 
1. Aceitar o material original e ajustar o projeto às restrições por ele impostas; 
2. Remover o material do seu local original e substituí-lo por material de qualidade 
superior; 
3. Alterar as propriedades do solo existente de forma a criar um material capaz de 
responder às necessidades da tarefa prevista, normalmente designada por 
ESTABILIZAÇÃO DE SOLOS. As alterações às propriedades de um solo podem ser 
de ordem química, física e biológica. Contudo, devido à grande variabilidade dos solos 
nenhum método será bem sucedido em mais do que alguns tipos de solos. 
 
Fundações superficiais de pequenas estruturas também podem ser afetadas por estas 
variações de umidade no solo, mas é em pavimentos rodoviários que a estabilização 
dos solos requer maiores cuidados. Para o projetista de vias de comunicação 
rodoviárias a resistência do solo não é condição suficiente para garantir uma boa 
estabilização, visto que, por exemplo, ao compactar um solo expansivo aumenta-se a 
sua resistência, mas em contato com a água este poderá absorvê-la e expandir, 
diminuindo novamente a resistência. 
Muitos solos argilosos aumentam e diminuem de volume com as variações sazonais 
do seu teor de umidade. Estas variações de volume podem não coincidir com as 
alturas de máxima precipitação ou insolação, uma vez que em solos de baixa 
permeabilidade a velocidade de percolação da água pode ser substancialmente 
reduzida. Notar que as variações de volume referidas devem-se apenas à alteração do 
teor de umidade, e só mantendo constante a quantidade de água presente no solo é 
que é possível evitar alterações ao seu volume inicial. 
 
8.1 Analogia da Mecânica de Terzaghi 
Compreende-se facilmente esse mecanismo de transferência de pressões, utilizando-
se a analogia da mecânica de Terzaghi (Figura 30), onde as molas representam as 
partículas sólidas do solo, e os furos capilares nos êmbolos, os seus vazios. É claro 
que a pressão nas molas (ou seja, nas partículas sólidas) aumenta à medida que a 
água escapa pelos furos (através dos vazios do solo). 
 
Figura 30. Analogia mecânica para o processo de adensamento, segundo Terzaghi 
Com a expulsão da água intersticial da camada compressível considerada, o volume 
dos seus vazios vai diminuindo e, consequentemente, o seu volume total. Como a 
46 
 
camada está confinada lateralmente, a redução do volume se dará pela redução de 
altura. Esta redução de altura é o que se denomina recalque por adensamento. 
 
8.2 Teoria do Adensamento de Terzaghi 
A partir dos princípios da Hidráulica, Terzaghi elaborou a sua teoria, tendo, entretanto, 
que fa-zer algumas simplificações, para o modelo de solo utilizado. As hipóteses 
básicas de Terzaghi são: 
1. solo homogêneo e completamente saturado; 
2. partículas sólidas e a água intersticial4 são incompressíveis; 
3. adensamento unidirecional, isto é, compressão (deformação) e drenagem 
unidimensionais (vertical); 
4. determinadas propriedades do solo permanecem constante5 ( k, mv, Cv); 
5. escoamento de água unidirecional e validade da lei de Darcy ( v = k . i ); 
6. há relação linear entre a variação do índice de vazios e as tensões aplicadas; 
7. extensão a toda massa de solo das teorias que se aplicam aos elementos 
infinitesimais. 
 
Grau de Adensamento (U) 
É a relação entre a deformação (ε) ocorrida num elemento numa certa posição ou 
profundidade z, num determinado instante de tempo t e a deformação deste elemento 
quando todo o processo de adensamento tiver ocorrido (εf), ou seja: 
 
A deformação instantânea do elemento pode ser expressa através da relação entre a 
variação da sua altura (∆H) e sua altura inicial (H). 
 
A deformação final do elemento devida ao acréscimo de tensão pode ser expressa 
pela equação seguinte: 
 
Num instante t qualquer também, o índice de vazios será “e” e a deformação 
correspondente ocorrida até aquele instante será: 
47 
 
 
Substituindo-se as equações obtém-se: 
 
Portanto, pode-se dizer que o Grau de Adensamento é a relação entre a variação do 
índice de vazios até o instante t e a variação total do índice de vazios devido ao 
carregamento. 
Coeficiente de Compressibilidade 
Considerando linear o comportamento da curva índice de vazios x tensão vertical 
efetiva, pode-se definir a inclinação da reta correspondente como um coeficiente que 
dá indicações da compressibilidade do solo. Esse coeficiente é denominado 
Coeficiente de Compressibilidade vertical, av, definido conforme a equação: 
 
 
Como a cada variação de tensão efetiva corresponde uma variação de pressão neutra, 
de mesmo valor mas de sentido contrário, pode-se dizer que: 
 
 
8.3 Compressibilidade dos Terrenos Pouco Permeáveis (Argila) 
No caso de camada de argila, e de acordo com o mecanismo anteriormente descrito, a 
sua variação de altura, que se denominada compressão primária ou adensamento 
propriamente dito, representa apenas uma fase particular de compressão. Além desta, 
considera-se ainda a compressão inicial ou imediata – a qual se atribui a uma 
deformação da estruturada argila ante a aplicação brusca da carga e à compressão 
instantânea da fase gasosa quando esta existir – e a compressão ou adensamento 
secundário, o qual se explica como uma compressão das partículas sólidas do solo. 
Desses três tipos de compressão, apenas o primeiro tem importância especial, dados 
os seus efeitos sobre as construções. Tanto os efeitos à compressão inicial como os 
ocasionados pelo adensamento secundário, são em geral negligenciados na prática; 
os primeiros, em virtude de seu pequeno valor; os outros, por serem muito atenuados 
pela extrema lentidão com que as deformações ocorrem, muito embora o 
adensamento secundário seja, às vezes, responsável por uma apreciável fração do 
recalque total. 
 
48 
 
8.4 Compressibilidade dos Terrenos Permeáveis (Areia e Pedregulho) 
Em se tratando de terrenos muito permeáveis, com as areias e os pedregulhos, o 
processo de adensamento não se apresenta como acabamos de expor, pois a pressão 
efetiva é praticamente igual a pressão aplicada e, consequentemente, as deformações 
se produzem de maneira muito rápida. Tais deformações explicam-se simplesmente 
como devidas a um reajuste de posição das partículas do solo; daí serem, em muito 
maior grau que nas argilas, irreversíveis as deformações nos terrenos permeáveis. 
 
8.5 Ensaio de Adensamento 
O ensaio de adensamento ou de compressão unidirecional confinada pretende 
determinar diretamente os parâmetros do solo, necessários para o cálculo de 
recalques. A realização do ensaio consiste basicamente em se instalar dentro de um 
anel rígido uma amostra de solo de pequena espessura (geralmente 2,5 cm). O corpo 
de prova é drenado, pelas faces superior e inferior, com o auxilio de pedras porosas, 
conforme se mostra na Figura 31. 
 
 
Figura 31. Ensaio de Adensamento 
 
O conjunto é levado a uma prensa na qual são aplicadas tensões verticais ao corpo de 
prova, em vários estágios de carregamento. Cada estágio permanece atuando até que 
cessem as deformações originadas pelo carregamento (na prática, normalmente, 24 
horas). Em seguida, aumenta-se o carregamento (em geral, aplica-se o dobro do 
carregamento que estava atuando anteriormente). 
As medidas que se fazem usualmente são as de deformação do corpo de prova (pela