M.S.F Aula 1 Origem e Formação dos Solos NP1

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MECÂNICA DOS SOLOS 
E FUNDAÇÕES 
Marco Antonio Albano Moreira 
ORIGEM E FORMAÇÃO 
DOS SOLOS 
Extrusão vulcânica ou derrame – 
Basalto (derramamentos 
basálticos) = resfriamento brusco: 
Basalto 
Magma não chega a superfície. 
Resfriamento lento com < ToC e 
Pressão = formação de estruturas 
mais estáveis (rochas mais 
resistentes): Rochas ígneas intrusivas 
ou plutônicas – Diabásio, Gabro, 
Granito 
Rochas ÍGNEAS 
 
Rochas Ígneas 
 Formadas pela 
solidificação do magma 
fundido expelido do fundo 
do manto terrestre 
Magma: substancia líquida, 
constituída, 
essencialmente, por uma 
mistura de rochas num 
estado de fusão com uma 
porcentagem variável de 
gases 
 Temperatura: 800 a 1500 oC 
 
 Extrusivas ou vulcânicas: solidificação ocorre na superfície 
 Intrusivas ou plutônicas: solidificação ocorre abaixo da superfície 
 
Processo: Intemperização – a rocha exposta 
sofre ação das intempéries e forma solos 
residuais; 
 
Processo: Transporte ou deposição – depósito 
sobre outros solos de qualquer espécie; 
 
Processo: Litificação ou diagênese – 
elevação da ToC e Pressão = ligamento dos 
grãos formando rochas sedimentares (ex: 
Arenito, Argilito, Calcário); 
 
 
 
Rochas 
SEDIMENTARES 
Rochas Sedimentares 
  São originadas a partir dos detritos de outras rochas e 
acumulam-se na superfície da terra em condições normais de 
temperatura e pressão 
 
 Formação tem origem no momento que os fragmentos são 
desalojados por algum processo de desagregação, 
passando pela seguintes fases 
Figura. Esquema simplificado do ciclo sedimentar. 
Processo: rocha sedimentar aflora e ocorre 
novamente a formação do solo; 
 
Processo: Metamorfismo – a deposição é 
contínua, aumento intensivo de ToC e 
Pressão levando à alteração textural e 
mineralógica da rocha sedimentar 
(achatamento e aumento das ligações 
químicas entre cristais) originando as rochas 
metamórficas 
Rochas 
METAMÓRFICAS 
Ciclo das 
rochas 
Intemperismo 
Intemperismo 
Conjunto de processos físicos, químicos e 
biológicos pelos quais a rocha se decompõe 
para formar o solo. É dividido em físico, químico 
e biológico. 
Ocorrem ao mesmo tempo. 
Ex: 
 
Intemperismo físico 
 É o processo de decomposição da rocha sem a 
alteração química dos seus componentes. Principais 
agentes: 
 Variações de Temperatura: dilatação térmica diferente – fraturas 
na rocha; 
 Repuxo coloidal: retração da argila devido à sua diminuição de 
umidade; 
 Ciclos gelo/degelo: água - congela, expandindo-se e exercendo 
esforços; transporta substâncias ativas quimicamente, incluindo 
sais que ao reagirem com ácidos provocam cristalização com 
aumento de volume 
 Alívio de pressões retirada de material sobre ou ao lado do 
maciço, provocando a sua expansão, o que por sua vez, irá 
contribuir no fraturamento, e formação de juntas na rocha 
Intemperismo químico 
 É o processo de decomposição da rocha com a alteração 
química dos seus componentes. 
 Hidrólise: mecanismo que leva a destruição dos silicatos – H+ liberados 
atacam minerais – desalojam íons originais (Ca, Mg, K) causando 
desequilíbrio na estrutura cristalina levando-o à destruição. 
 
 Hidratação - é a entrada de moléculas de água na estrutura dos 
minerais. Alguns minerais quando hidratados (feldspatos, por exemplo) 
sofrem expansão, levando ao fraturamento da rocha. 
 
 Carbonatação - O ácido carbônico é o responsável por este tipo de 
intemperismo. 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. 
 
Intemperismo biológico 
 A decomposição da rocha se dá graças a esforços 
mecânicos produzidos por vegetais através das raízes, 
por animais através de escavações dos roedores, da 
atividade de minhocas. 
Observações 
 Intemperismo químico – poder de desagregação da rocha superior 
ao Intemperismo físico; 
 
 Regiões onde predomina Intemperismo QUÍMICO, ocorrem solos 
mais profundos e com textura mais fina 
 
 Onde predomina Intemperismo FÍSICO, ocorrem solos com 
elevada semelhança com a rocha mãe 
 
 regiões com altos índices de pluviosidade e altos valores de 
umidade relativa do ar tendem a apresentar uma predominância 
de intemperismo do tipo químico, o contrário ocorrendo em 
regiões de clima seco 
 
CICLO ROCHA-SOLO 
Fatores de formação dos solos 
Introdução 
 Solos: são formados a partir da desagregação da rocha através de ações 
químicas e físicas do intemperismo; 
 Propriedades química e mineralógica das partículas irão depender 
fundamentalmente: 
Composição da rocha matriz Clima da região 
Comportamento mecânico dos solos 
Como originam-se os solos? 
Através da 
desintegração 
e 
decomposição 
das rochas 
pela ação do 
intemperismo 
SOLOS RESIDUAIS 
 
 Permanecem no local de decomposição da rocha 
 Ocorrência = velocidade decomposição da rocha > velocidade 
de remoção do solo por agentes externos 
 Velocidade de decomposição Depende: ToC, regime de chuvas e vegetação 
 
 Regiões tropicais: degradação mais rápida 
 Predominância de solos Residuais. 
 
 Ação das intempéries se dá, em geral, de cima para baixo 
 Camadas superiores – mais trabalhadas 
 Camadas inferiores – menos trabalhadas ou intactas 
- Interesse pois irá condicionar a composição 
química do solo resultante 
- caracteriza-se por uma matriz de rocha com 
intrusões de solo; trata-se de um local onde o 
intemperismo atuou de forma mais eficiente 
- Características da rocha mãe; resistência 
reduzida; matriz de solo envolvendo grandes 
pedaços de rocha alterada (MATACÕES) = 
problemas no projeto de fundações 
MATACÕES 
 
 O que são e onde ocorrem? 
 Os matacões são blocos de rocha que podem ser subterrâneos ou 
superficialmente expostos. Geralmente têm formato arredondado, 
moldados pela ação de intemperismos - variação de temperatura, ação 
de ventos e da água de chuva e das águas residuais presentes no solo do 
entorno, no subsolo, eles podem ocorrer lado a lado ou um acimado 
outro. 
 
 
MATACÕES 
 
 Dimensões 
 De acordo com a norma NBR 6502 - Rochas e Solos, os matacões são 
pedaços de rocha com diâmetros médios variando de 20 cm a 1 m. Mas a 
prática geotécnica consagrou o entendimento de que os matacões 
correspondem a grandes blocos isolados de rocha, com diâmetros médios 
variando de algumas dezenas de centímetros a vários metros. 
 
Matacões presentes em áreas de terraplenagem 
SOLOS SEDIMENTARES 
 Levados ao seu local atual por algum agente de transporte 
 Suas características variam em função do agente de transporte 
 Agentes de transporte selecionam os grãos que transportam com 
maior ou menor facilidade 
 Partículas de solo se desgastam e/ou quebram 
 Tipos diferentes de solo para cada tipo de transporte 
 A denominação será feita em função do agente de transporte predominante 
 
 Agentes de transporte – ordem decrescente de seletividade 
 Ventos – Solos Eólicos 
 Águas – 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 
 
SOLOS SEDIMENTARES 
SOLOS EÓLICOS 
 Transporte pelo vento 
 Atrito constante entre partículas = forma arredondada 
 Vento = alta capacidade de erodir (soterra total ou parcialmente 
construções e cidades) 
Capacidade de transporte depende da velocidade 
 Solo depositado em zonas de calmaria 
 Mais seletivo tipo de transporte de partículas 
 Grãos maiores e pesados não podem ser transportados 
 Argilas = grãos unidos pela coesão = torrões dificilmente levados pelo vento 
 Areias e siltes saturados (falsa coesão) = faz da linha de lençol freático um limite 
para a atuação dos ventos 
 
 Ação dos ventos se restringe às areias finas e/ou siltes 
 Grãos de aproximadamente o mesmo diâmetro 
 Curva granulométrica uniforme 
 
 
 
SOLOS SEDIMENTARES - SOLOS ALUVIONARES 
 Transporte pela água 
 Textura depende da velocidade da água no momento da 
deposição 
 Camadas de granulometria distintas devido a épocas de deposição 
 
 
 
SOLOS SEDIMENTARES - SOLOS ALUVIONARES 
 
 Semelhante ao transporte pelo vento, com algumas 
características importantes que os distinguem: 
 Viscosidade: + viscosa; > capacidade de transporte de grãos com 
tamanhos diferentes 
 Velocidade e direção: roteiro + estável (≠ do vento); variações de 
velocidade estão ligadas à um ciclo anual e as mudanças de direção 
são condicionadas pelo processo de desgaste do relevo 
 Dimensão das partículas: solos aluvionares fluviais são em geral mais 
grossos que os eólicos pois partículas finas ficam em suspensão 
 Eliminação da coesão: água em abundância diminui o efeito da 
coesão – argilas também são transportadas pela água . 
 
 
 
 
SOLOS SEDIMENTARES - SOLOS ALUVIONARES 
 
 Solos Marinhos 
 
 As ondas atingem as praias com um pequeno ângulo em relação 
ao continente. Isso faz com que a areia, além do movimento de 
vai e vem das ondas, desloquem-se também ao longo da praia. 
Obras que impeçam esse fluxo tendem a ser pontos de deposição 
de areia, o que pode acarretar sérios problemas. 
SOLOS SEDIMENTARES – SOLOS COLUVIONARES 
 
 Partículas transportadas pela ação da gravidade 
 Dentre os solos sedimentares são os mais heterogêneos 
granulometricamente 
Gravidade transporta indiscriminadamente grandes 
blocos até partículas mais finas 
 
SOLOS SEDIMENTARES – SOLOS COLUVIONARES 
 
 Tálus – solos coluvionares formados pelo deslizamento de solo 
do topo das encostas 
 
SOLOS ORGÂNICOS 
 Formados pela impregnação do solo por sedimentos 
orgânicos preexistentes, em geral misturados com restos 
de animais e vegetais 
 Identificados pela cor escura e pelo forte cheiro 
característico 
Granulometria fina 
 
 
SOLOS ORGÂNICOS 
 Turfas – solos que incorporam folhas, troncos, etc 
(florestas soterradas) em avançado estado de 
decomposição. Tem estrutura composta de restos de 
fibras vegetais 
 
Não se aplicam as teorias de Mecânica dos Solos, sendo 
necessários estudos especiais. 
SOLOS 
SOLOS - CONCEITOS 
 Terra (popular): Definida como material solto, natural da 
crosta terrestre onde habitamos, utilizado como 
material de construção e de fundação das obras do 
homem. 
 
 Solo (geral): Material de origem natural heterogêneo, 
com variações nas características físicas, químicas e 
biológicas. 
 
 
 Solo (específicos): 
Material relativamente fofo da crosta terrestre, consistindo 
de rochas decompostas e matéria orgânica, o qual é 
capaz de sustentar a vida (Agronomia). 
 
Material inorgânico não consolidado proveniente da 
decomposição das rochas, o qual não foi transportado 
do seu local de formação (Geologia). 
 
SOLOS - CONCEITOS 
 Rocha: Aquilo que é impossível escavar manualmente, 
que necessite de explosivo para seu desmonte (Eng. 
Civil). 
 
Solo (Eng. Civil): 
 É a rocha já decomposta ao ponto granular e passível de ser 
escavada apenas com o auxílio de pás e picaretas ou escavadeiras 
(Eng. Civil). 
 
 
SOLOS - CONCEITOS 
Importância do estudo dos solos na 
Engenharia Civil 
 Algumas obras; próprio solo serve como material de construção (aterros 
rodoviários; base para pavimento de aeroportos e barragens de terra) 
Outras aplicações de campo da 
mecânica dos solos 
 Solo = Função: transmissão de cargas a ele impostas 
 
 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. 
Outras aplicações de campo da 
mecânica dos solos 
 Obras subterrâneas e estruturas de contenção: Obras subterrâneas como 
estruturas de drenagem, dutos, túneis e as obras de contenção como os 
muros de arrimo. 
 
 Projetos 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. 
 
 Escavações: A execução de escavações no solo requer frequentemente o 
cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. 
FASES DO SOLO 
 O solo é formado por duas fases distribuídas em diferentes proporções: 
 Sólida 
 Fluida (água e/ou ar) 
 FASE SÓLIDA 
Caracterizada pelo tamanho, forma, distribuição e composição 
mineralógica dos grãos 
 
 FASE GASOSA 
Composta pelo ar do solo 
 Importante em problemas de deformação do solo e é bem 
mais compressível que as fases sólida e líquida 
 FASE LÍQUIDA 
 Fase fluida composta em sua maior parte pela água 
 A água se apresenta em diferentes formas no solo, sendo 
extremamente difícil de isolar os estados em que ela se 
apresenta em seu interior 
 
1. Água livre 
 Preenche os grandes vazios dos solos (macroporos) 
 Pode estar em equilíbrio hidrostático ou fluir sob ação da gravidade 
ou de outros gradientes de energia 
 
 
2. Água capilar 
Presa junto as partículas de solo por meio das forças capilares 
(microporos) 
Se eleva pelos interstícios capilares formados pelas partículas 
sólidas, devido a ação das tensões superficiais nos contatos ar-
água-sólidos, oriundas a partir da superfície livre da água 
 
 
 
3. Água higroscópica 
Água que o solo possui em equilíbrio com a umidade 
atmosférica e a temperatura ambiente 
É a que ainda se encontra em um solo seco ao ar livre 
 
Água 
higroscópica: 
aderida às 
partículas de 
solo 
Água capilar: 
água mantida 
nos 
microporos 
Água livre: 
drenada pela 
ação da 
gravidade 
4. Água adsorvida 
É uma película de água que adere fortemente às partículas dos 
solos finos devido à ação de forças elétricas desbalanceadas 
na superfície dos minerais de argila. 
Está submetida a grandes pressões 
 
 
5. Água de constituição 
 É a água presente na composição química das partículas 
sólidas