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Fatores de formação dos solos. Classificação Pedológica e Geotécnica). Tipos de solos e processos do meio físico 10 de Dezembro de 2013 CONCEITOS DE SOLO FATORES E PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO SOLO ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO DO SOLO PAISAGENS E AS INTER-RELAÇÕES ENTRE SOLO, RELEVO, SUBSTRATO E CLIMA TIPOS DE CLASSIFICAÇÃO (PEDOLÓGICA E GEOTÉCNICA) DISTRIBUIÇÃO DOS SOLOS NO ESTADO DE SÃO PAULO. USO E OCUPAÇÃO DO SOLO E OS IMPACTOS DECORRENTES OBJETIVOS ENGENHARIA CIVIL “Material da superfície, não-consolidado,que pode ser escavado; ou senão, material que pode ser utilizado para a construção civil; ou ainda, material que suporta a carga das construções” (FONTE: Modificado de Braga et al., 2002). “Todo material da crosta terrestre pouco resistente (10 kg/cm2) que não oferece resistência instransponível à escavação mecânica e que perde totalmente a resistência quando em contato prolongado com a água (FONTE; Derísio, 1992) CONCEITOS Camada de solo superficial, não-consolidado, escavável ENGENHARIA DE MINAS “ Material que pode conter ou se constituir em uma jazida mineral ou, dependendo da situação, tratar-se de material inconsolidado que recobre a jazida e dificulta a sua explotação”(Modificado de Braga et al., 2002). “ Material solto que cobre os minérios e que necessita ser removido” (Fonte: Lepsch, 2002). FOTO AUGUSTO FILHO (2002) GEOLOGIA “Trata-se do material originado do intemperismo (alteração) fisico-químico das rochas”. ORGANIZAÇÃO DOS HORIZONTES NO PERFIL DE ALTERAÇÃO CLIMA TROPICAL DIFERENTES PROPRIEDADES DINÂMICA DOS PROCESSOS FOTO AUGUSTO FILHO (2002) ECOLOGIA “É um componente da biosfera onde ocorrem processos de produção e decomposição que reciclam a matéria, mantendo o ecossistema em equilíbrio” (Modificado de Braga et al., 2002) “Porção do ambiente condicionado por organismos vivos e que, por sua vez, influencia também esses organismos” (Fonte: Lepsch, 2002) AGRONOMIA “Trata-se da camada superficial, arável e com vida microbiana” PEDOLOGIA Massa de elementos agregados, geralmente friáveis, que encontra-se na superfície da parte emersa da crosta terrestre, resultante das ações da atmosfera e biosfera e sobre a litosfera, durante um tempo determinado” (AUBERT, 1967) “As rochas sob a ação de agentes do intemperismo, dão origem ao regolito, material de origem dos solos, que, por sua vez, submetido à ação do clima e organismos, em determinado relevo e durante determinado espaço de tempo, irá se transformar em solo” (LEPSCH, 1975) “Solo é a superfície inconsolidada que recobre as rochas e mantém a vida anima e vegetal da Terra. É constituído de camadas que diferem pela natureza física, química, mineralógica e biológica, que se desenvolvem com o tempo sob a influência do clima e da própria atividade biológica” (VIEIRA, 1975) CAMPOS DA PEDOLOGIA PEDOLOGIA DESCRITIVA: observações de campo (agentes causais da formação, descrição do solo na paisagem) e análises em laboratório. PEDOLOGIA DINÂMICA (ou EVOLUTIVA): interpretação fenomenológica dos processos e mecanismos responsáveis pela formação do solo e evolução do solo (Pedogênese). FATORES E PROCESSOS DE FORMAÇÃO DO SOLO O papel da rocha (tipo de substrato rochoso) O papel do relevo O Calor, a água e o ar são os principais agentes que intemperizam as rochas da litosfera para formar o regolito. Os solos se formam na parte superior do regolito adjacente à atmosfera, biosfera e hidrosfera. A ação da água A ação do tempo INTEMPERISMO: conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que atuam sobre as rochas e minerais expostos na interface litosfera - atmosfera, desintegrando-os quimicamente. INTEMPERISMO QUÍMICO: ocorre por presença de água e temperatura favoráveis ao desenvolvimento das reações químicas, transformando os minerais primários da rocha original, em minerais secundários, que passam a constituir um complexo de alterações. PROCESSOS PEDOGENÉTICOS: processo no qual a rocha ou sedimento sofrem alterações químicas e físicas, formando-se inicialmente uma camada que se transforma em solo pela ação conjunta dos fatores de formação do solo. . INTEMPERISMO E PROCESSOS PEDOGENÉTICOS HORIZONTE E PERFIL DO SOLO HORIZONTE: camada de constituição mineral ou orgânica, geralmente paralela à superfície do terreno, que possui propriedades geradas por processos formadores do solo, que lhe conferem características de inter relacionamento com outros horizontes do perfil. PERFIL DO SOLO: seção vertical, englobando a sucessão de horizontes, acrescidos do material mineral subjacente pouco ou nada transformado pelos processos pedogenéticos e o manto superficial de resíduos orgânicos. PERFIL DO SOLO O A B C CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DO SOLO COR CARTA DE MUNSELL: sistema de designação de cores de solo que especifica os graus relativos de três variáveis: matiz (combinação dos pigmentos vermelho e amarelo); valor (proporção de preto e de branco) e croma (intensidade do matiz) CLASSIFICAÇÃO TEXTURAL OU GRANULOMÉTRICA Nesta classificação os solos são agrupados de acordo com a sua textura , ou seja , de acordo com o tamanho de suas partículas, a partir da execução de ensaio granulométrico. É uma classificação limitada, pois o comportamento do solo não depende apenas da granulometria, mas é muito importante para a descrição do solo. NOME DA FRAÇÃO TAMANHO DA PARTÍCULA Argila diâmetro inferior a 0,005 mm Silte diâmetro entre 0,005 mm e 0,05 mm Areia Fina diâmetro entre 0,05 mm e 0,42 mm Areia Média diâmetro entre 0,42 mm e 2,0 mm Areia Grossa diâmetro entre 2,0 mm e 4,8 mm Pedregulho diâmetro entre 4,8 mm e 76 mm CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DO SOLO TEXTURA: refere-se às proporções de argila, silte e areia (granulometria) Arenosa: argila 0 a 14% Média Arenosa: argila 15 a 24% Média Argilosa: argila 25 a 34% Argilosa: argila 35 a 59% Muito Argilosa: argila > 60% ESTRUTURA: arranjo das partículas de argila, silte e areia, que formam agregados Bloco (poliédrica): as 3 dimensões da unidade estrutural pode ser subdividida em blocos angulares e sub-angulares Prismática: estrutura em forma de prisma Granular: partículas do solo arranjadas em torno de um ponto Laminar: partículas do solo arranjadas em torno de um plano horizontal CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DO SOLO Estrutura em blocos CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DO SOLO CONSISTÊNCIA: ocorre em função das forças de adesão e coesão, que variam com o grau de umidade do solo. A consistência é descrita nos estados seco, úmido e molhado. Estado Seco: solta, macia, ligeiramente dura, muito dura, extremamente dura Estado Úmido: solta, muito friável, friável, muito firme, extremamente firme Estado Molhado: plástico, pegajoso CEROSIDADE: filmes de material inorgânico, muito fino, de natureza diversa, constituindo revestimentos ou superfícies brilhantes na superfície dos elementos estruturais TRANSIÇÃO ENTRE HORIZONTES Abrupta: quando a linha que separa dois horizontes é traçada em menos de 2,5 cm Clara: quando a linha que separa dois horizontes é traçada entre 2,5 e 7,5 cm Gradual: quando a linha que separa dois horizontes é traçada entre 7,5 e 12,5 cm Difusa: quando a linha que separa dois horizontes ocorre numa faixa superior a 12,5 cm.CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS DO SOLO CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS PEDOLÓGICA E GEOTÉCNICA NA GEOLOGIA DE ENGENHARIA Prever o comportamentos (mecânico e hidráulico) Atender obras de engenharia Apoiar empreendimentos de Mineração Aplicação em estudos de Meio Ambiente CLASSIFICAÇÃO GEOLÓGICA Corresponde à interpretação da gênese do solo, com base na análise tátil-visual e em observações de campo acerca de uma série de aspectos (forma de ocorrência, relações espaciais e temporais com outros solos e rochas) e necessitando, também, uma interpretação dos processos responsáveis pela sua formação e, se possível, da rocha ou substrato de origem. A classificação geológica é de grande importância para a geologia de engenharia pois sem ela não é possível estabelecer a correlação entre os diversos horizontes ou camadas em uma área. CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA Os solos são classificados de acordo com o desempenho em ensaios geotécnicos (convencionais, não-convencionais e expeditos) MÉTODO Ensaios (ora mais simples, ora mais complexos) desenvolvidos no âmbito da Mecânica De Solos apoiados /subsidiados pelas classificações genéticas (particularmente , as geológicas) PARÂMETROS GEOTÉCNICOS NA ANÁLISE DE SOLO textura, espessura das camadas ou horizontes, posição do lençol freático, topografia do terreno, suscetibilidade à inundação e/ou efeito das marés, aptidão natural dos solos, erodibilidade, qualidade como materiais de empréstimo ou de jazidas, condições para instalação de fossas sépticas, capacidade de suporte, drenabilidade/ condutividade hidráulica, atividade química GEOTÉCNICA: Solo Maduro; Solo Residual Jovem; Rocha Alterada Solo Maduro: camada superficial, constituída essencialmente por minerais secundários ou transformados (argilominerais, óxidos, hidróxidos de ferro, mânganês) Solo Residual Jovem/ Solo Saprolítico/ Saprólito: camada subsuperfcial, que ainda guarda características herdadas da rocha mãe Rocha Alterada: onde os minerais exibem sinais evidentes de alteração com as perdas de brilho e cor. PEDOLÓGICA Estuda gênese (geológica - residuais e transportados: aluviões, coluviões, tálus, sedimentos marinhos, eólicos; pedológica; e perfil de alteração), classificação e distribuição geográfica do solo. Entendimento pedogenético dos perfis verticais e das transformações laterais dos horizontes. Os interesses dessa classificação ficam restritos geralmente na parte mais superficial do perfil do subsolo, onde é mais evidente a atuação de fatores pedogenéticos, diferenciando esse perfil em horizontes denominados: A B C R PRINCIPAIS GRUPOS DE SOLOS: LATOSSOLOS, PODZÓLICOS (ARGISSOLOS), CAMBISSOLOS, LITÓLICOS, HIDROMÓRFICOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS PEDOLÓGICA E GEOTÉCNICA PRINCIPAIS GRUPOS DE SOLOS CARACTERÍSTICAS PEDOLÓGICAS E GEOTÉCNICAS LATOSSOLOS CARACTERIZAÇÃO PEDOLÓGICA Solos espessos e desenvolvidos, homogêneos, Estrutura granular, microagregada, constituído por óxidos de ferro, óxidos de alumínio e argilominerais, Alta capacidade de infiltração CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA Horizonte B (solo maduro) pode constituir fonte natural de materiais para aterro e núcleos argilosos impermeáveis; Lençol freático profundo (contato c/ horizonte C); Comportamento geotécnico Horizonte C variável Podem desenvolver processos erosivos, caso haja concentração de água superficial Compactação do Solo PAISAGEM PREDOMINANTE Áreas planas ou de colinas suaves e dos topos de morrotes com declividades entre 1 e 10% Latossolos Vermelhos, textura muito argilosa, A moderado, derivados de rochas básicas (diabásio). Ao fundo, Morro do Chapéu, sustentado por arenitos silicificados da Formação Botucatu (Bairro dos Baianos), município de Taquarituba. Erosões aceleradas na encosta de colinas amplas. Ocupação principal é a pastagem e culturas temporárias (feijão). Cultura temporária em Latossolos Vermelhos Álicos, textura muito argilosa (P-694 - ~65% de argila, 14% de silte e 21% de areia). Ao fundo, o Rio Taquari, Represa de Jurumirim. (Fazenda Santa Margarida). Relevo suave ondulado, predominando colinas amplas. Ocupação principal do solo são culturas temporárias (feijão, milho e soja), irrigadas com pivô central Detalhe da trincheira P-691 – Latossolo Vermelho Álico, textura argilosa (~59% de argila, 10% de silte e 31% de areia total). Latossolos Vermelhos Álicos, textura média (~27% de argila), explorados com culturas temporárias (batata e millho). Ao fundo, relevo de morros e morrotes isolados, sustentados por arenitos silicificados da Formação Botucatu Latossolos Vermelhos, textura argilosa, derivados de siltitos e argilitos da Formação Teresina (TAQ-17, Pedreira Cacique ). Detalhe da foto anterior. Siltitos e delgados níveis de argilitos com laminações plano-paralelas, levemente dobrados. PODZÓLICOS (ARGISSOLOS) CARACTERIZAÇÃO PEDOLÓGICA Solos espessos e desenvolvidos; heterogêneos, estrutura em blocos, nítida divisão entre os horizontes A e B (A mais arenoso e B mais argilosos) CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA Permeabilidade moderada a baixa do Horizonte B, Erodibilidade moderada a alta; Presença de lençol freático suspenso temporário. Comportamento geotécnico Horizonte C é variável Apresenta fácil escavação, baixa resistência a desmoronamentos em taludes artiticiais. Alta suscetibilidade à processos erosivos PAISAGEM PREDOMINANTE Colinas médias, morrotes e morros, geralmente em trechos de vertentes CAMBISSOLOS CARACTERIZAÇÃO PEDOLÓGICA Solos pouco evoluídos. Horizonte A e B < 1m, Estrutura em blocos e prismática CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA Quando expostos em cortes e taludes são extremamente erodíveis e friáveis PAISAGEM PREDOMINANTE: Morros montanhas e serras, em vertentes com declividade superior a 20% Detalhe da trincheira P-690, situada no terço inferior de colina ampla, convexa, uniforme, predominado Cambissolos Háplicos Álicos, textura argilosa a muito argilosa, derivados de rochas pelíticas da Formação Rio Bonito. Ocupação principal é a cana de açúcar. LITÓLICOS CARACTERIZAÇÃO PEDOLÓGICA Solos pouco evoluídos (rasos, < 50 cm. Horizonte A (fina camada arenosa-orgânica, recobre a rocha alterada) CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA Geotécnciamente desprezíveis, Bons indicadores de locais favoráveis à exploração de pedreiras Áreas suscetíveis a processos de movimentos de massa PAISAGEM PREDOMINANTE Montanhas, serras e escarpas Pedreira de siltitos e argilitos, com laminações plano-paralelas, delgados níveis mais arenosos, mais resistentes. Material utilizado nas indústrias de cerâmica vermelha. Predominam solos rasos (Neossolos Litólicos e Cambissolos). Estrada dos Romeiros, Santana de Parnaíba, SP. HIDROMÓRFICOS (GLEI SOLOS) CARACTERIZAÇÃO PEDOLÓGICA Desenvolvem-se próximo a zona saturada, em condições de excesso de umidade. Coloração mosqueada/ pálida CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA Solos que apresentam problemas quanto à capacidade de suporte e drenagem estabilidade precária das paredes de escavação recalque das fundações danificação das redes subterrâneas por recalque danificação do subleito dasvias devido à saturação do solo PAISAGEM PREDOMINANTE Fundos de vales e Cabeceiras de drenagem Sedimentos de cor escura, consistência mole, constituída por argila e silte, presença de matéria orgânica e restos vegetais Camada de material grosseiro, areia fina a média, argilosa a pouco argilosa Curso d´água assoreado – Pirapora do Bom Jesus, SP HIDROMÓRFICOS (GLEI SOLOS) RECOMENDAÇÕES PARA O PARCELAMENTO DO SOLO garantir a estabilidade e proteção contra erosão das margens dos cursos d´água, notadamente quando da implantação de ruas e avenidas marginais adotar medidas que acelerem a estabilização dos recalques e melhorem as condições de suporte e resistência do solo nos projetos de aterros; adotar medidas adequadas para evitar a danificação das tubulações de esgotos e águas servidas, devido à ocorrência de recalques adotar soluções compatíveis com a natureza das edificações, cargas impostas e características do subsolo, visando evitar recalques excessivos e/ou diferenciais das fundações implantar sistemas de drenagem superficial e subterrânea eficientes para garantir a não saturação do subleito viário privilegiar a implantação de pavimentos articulados, visto que pavimentos flexíveis tradicionais enfrentam problemas de suporte e drenagem que podem implicar em elevados custo de manutenção Boçoroca, Brotas, SP ALGUNS EXEMPLOS DE PERFIS DE ALTERAÇÃO/INTEMPERISMO DO SOLO ROCHAS GRANÍTICAS Solo residual arenoso-argiloso, espessura variável Pode chegar a dezenas de metros em terrenos de relevo colinoso e ausentar-se nas encostas de maior declividade Presença de matacões imersos no solo saprolíticos ou em superfície Transição entre os horizontes, ocorre predominantemente de forma brusca PROBLEMAS ESPERADOS Erosão em sulcos em cortes (principalmente) e aterros (mais resistentes), podendo evoluir para ravinamentos. escorregamentos em taludes de corte que expõem a transição solo/rocha, principalmente quando o solo se apresenta saturado ou na presença de surgência d´água junto à transição instabilização e queda da matacões por descalçamento em taludes de corte ou superfícies de encostas dificuldade de cravação de estacas e escavação, devido à presença de matacões em meio ao solo possibilidade de recalques diferenciais em fundações de estruturas parcialmente implantadas sobre matacões RECOMENDAÇÕES PARA O PARCELAMENTO DO SOLO Elaborar o projeto de parcelamento considerando a frequencia e localização dos matacões em meio ao solo, que condicionam a estabilidade dos taludes, execução de fundações e implantação das redes de infraestrutura, poços e fossas sépticas implantar redes públicas simultaneamente com a abertura do sistema viário, em função da dimensão e quantidade de matacões Utilizar o solo superficial especialmente como acabamento de obras de terra e revestimento de vias proteger com solo superficial os taludes de corte e áreas com solo de alteração exposto, imediatamente após sua abertura, bem como implantar sistema de drenagem e cobertura vegetal ROCHAS XISTOSAS DO COMPLEXO CRISTALINO Solo residual siltoso a silto- arenoso com grandes espessuras (100m de profundidade) Xistosidade bem preservada ao longo de todo perfil, com presença de minerais micáceos e veios de quartzo Normalmente coberto por solo coluvionar predominantemente silto-argiloso Transição entre os horizontes é gradual Estrada do Embu, Km 26 PROBLEMAS ESPERADOS Erosão em sulcos nas áreas expostas, com evolução condicionada pela direção da xistosidade nos cortes escorregamentos em taludes de corte quando a posição da foliação da rocha é desfavorável em relação à superfície de corte RECOMENDAÇÕES PARA O PARCELAMENTO DO SOLO Considerar, para efeito da estabilidade de taludes de corte, a orientação das fraturas e foliação da rocha que podem determinar planos de fraqueza executar preferencialmente o leito das vias em corte, evitando a construção de aterros a meia encosta. Neste caso, dispor o material excedente em locais adequados, de modo a mantê-lo estável e protegido de processos erosivos utilizar solo de alteração, sempre que possível, apenas como núcleos de aterros, executando o acabamento com solo superficial e adotando critérios rígidos de compactação, drenagem e proteção vegetal SEDIMENTOS DAS BACIAS TERCIÁRIAS (ARGILITOS, SILTITOS E ARENITOS) Apresenta espessuras variadas, que dependem da superfície irregular do embasamento Apresenta cobertura de solos laterizados, de granulometria argilosa a areno-argilosa, com espessura de até 8m nos topos das colinas Dificuldade de separar o maciço rochoso aterado do seu solo de alteração Presença comum de crostas de laterita e a ocorrência do lençol suspenso, devido à intercalação de camadas mais permeáveis com camadas menos permeáveis. ROCHAS BASÁLTICAS Espessura normalmente varia entre 3 e 5m podendo atingir mais de 10m Possui pequena cobertura coluvionar predominantemente argilosa, avermelhada, de espessura variada, atingindo às vezes mais de 5m Solo saprolítico tem coloração amarelada e pode conter fragmentos de rochas Diques de diabásio aparecem cortando rochas sedimentares. Estão normalmente alterados, apresentando solo argiloso, criando muitas vezes, condições de formação de lençol d’água suspenso ROCHAS SEDIMENTARES (arenitos, siltitos, argilitos) Apresentam intercalações de camadas arenosas, siltosas e argilosas, cuja predominância depende do ambiente da época de sedimentação Sua espessura chega a ser superior a 10m nos solos mais evoluídos pedologicamente, em situações de relevo suave, e menor que 5 m em terrenos mais íngremes Grande variação do grau de intemperismo dificulta a separação precisa do maciço rochoso alterado e seu solo saprolítico SEDIMENTOS LITORÂNEOS Perfil variado, conforme o ambiente de sedimentação predominante Constitui em um pacote de sedimentos inconsolidados, com espessuras que podem atingir dezenas de metros, de origem diversa, muitas vezes interdigitados Próximo à Serrania Costeira é comum presença de solo coluvionar. Próximo à orla marítima ocorre a formação de mangues, ao nível da oscilação das marés, com depósitos argilosos e areno-argilosos e muita matéria orgânica. TIPOS DE SOLOS E IMPACTOS AMBIENTAIS Seção geológica esquemática do Estado de São Paulo (AB’SABER, 1956) MAPA DE SOLOS DO MUNICÍPIO DE CEDRAL TIPOS DE SOLOS E IMPACTOS AMBIENTAIS ASSOCIAÇÕES PODZÓLICOS/ CAMBISSOLOS/ LITÓLICOS: áreas pouco adequadas para a ocupação do meio físico (processos erosivos, escorregamentos), áreas de atividades de mineração SOLOS HIDROMÓRFICOS (ÁREA DE VÁRZEAS): áreas de inundação, processos de solapamento de margens fluviais LATOSSOLOS: quando sofrem intensa mecanização na agricultura podem sofrer compactação, processos erosivos ASSOCIAÇÕES PODZÓLICOS/ CAMBISSOLOS/ LITÓLICOS: áreas pouco adequadas para a ocupação do meio físico (processos erosivos, escorregamentos) ESCORREGAMENTO SANTA CATARINA, NOV/2008 Cerrado/ Agricultura da soja, bacia do rio Araguaia, MT DESLIZAMENTO/ EROSÃO EROSÃO LATOSSOLOS: quando sofrem intensa mecanização na agricultura podem sofrer compactação, processos erosivos EROSÃO EROSÃO SOLOS HIDROMÓRFICOS (ÁREA DE VÁRZEAS): áreas de inundação,processos de solapamento de margens fluviais SOLAPAMENTO DE MARGEM FLUVIAL EROSÃO Rompimento da barragem de Algodões, Piauí – maio/2009 TIPOS DE SOLOS E ATIVIDADES DE MINERAÇÃO LITÓLICOS: pedra, areia, saibro, argila LATOSSOLOS: áreas de empréstimo para aterros compactados PODZÓLICOS (embasamento cristalino): jazidas de saibro AREIAS QUARTZOSAS/ SOLOS ALUVIAIS: mineração de areia Atividade de Mineração OUTRAS APLICAÇÕES SELEÇÃO DE ÁREAS PARA INSTALAÇÃO DE ATERROS SANITÁRIOS
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