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Universidade Federal de Santa Maria 
Centro de Tecnologia 
Departamento de Transporte 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NOTAS DE AULA 
 
MECÂNICA DOS SOLOS 
 
 
 
José Mario Doleys Soares 
Rinaldo J. B. Pinheiro 
Ildomar S. Tavares 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Santa Maria 
Maio / 2006 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos i
SUMÁRIO 
 
 
UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO A MECÂNICA DOS SOLOS 
 
1.1 Introdução ........................................................................................................................................................ 1 
1.2 Origem e formação dos solos............................................................................................................................ 1 
 
UNIDADE 2 - ÍNDICES FÍSICOS E RETIRADA DE AMOSTRAS 
 
2.1 Introdução ........................................................................................................................................................ 3 
2.2 Relação de fases ............................................................................................................................................... 4 
2.2.1 Relação entre pesos ....................................................................................................................................... 4 
2.2.2 Relação entre volumes .................................................................................................................................. 4 
2.2.3 Relação entre pesos e volumes ..................................................................................................................... 6 
2.3 Fórmulas de correlação .................................................................................................................................... 7 
2.4 Determinação experimental dos índices físicos ............................................................................................... 8 
2.4.1 Determinação do peso e volume de uma amostra ......................................................................................... 8 
2.4.2 Determinação do teor de umidade ................................................................................................................. 8 
2.4.3 Determinação do peso específico real dos grãos ........................................................................................... 9 
2.5 Retirada de amostras ........................................................................................................................................ 10 
2.5.1 Equipamentos e acessórios ........................................................................................................................... 11 
2.5.2 Procedimentos para a amostragem ................................................................................................................ 11 
2.5.3 Cuidados a serem tomados ........................................................................................................................... 15 
2.5.4 Dimensionamento da amostra ....................................................................................................................... 16 
2.6 Exercícios ........................................................................................................................................................ 21 
 
UNIDADE 3 - GRANULOMETRIA DOS SOLOS 
 
3.1 Introdução ........................................................................................................................................................ 23 
3.2 Classificação dos solos baseados em critérios granulométricos ...................................................................... 24 
3.3 Determinação granulométrica do solo ............................................................................................................. 25 
3.3.1 Processo de peneiramento ............................................................................................................................. 26 
3.3.2 Processo de sedimentação ............................................................................................................................. 27 
3.4 Cálculo do ensaio de granulometria ................................................................................................................. 31 
3.5 Propriedades que auxiliam na identificação dos solos ..................................................................................... 33 
3.5.1 Textura .......................................................................................................................................................... 33 
3.5.2 Compacidade ................................................................................................................................................ 35 
3.5.3 Forma dos grãos ............................................................................................................................................ 36 
3.6 Uso da granulometria ....................................................................................................................................... 37 
 
UNIDADE 4 - PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA DOS SOLOS 
 
4.1 Introdução ........................................................................................................................................................ 38 
4.2 Composição mineralógica das argilas .............................................................................................................. 38 
4.2.1 Argilo-minerais ............................................................................................................................................. 38 
4.2.2 Estrutura dos argilo-minerais......................................................................................................................... 39 
4.3 Estados de consistência .................................................................................................................................... 41 
4.4 Determinação experimental dos limites de consistência .................................................................................. 43 
4.4.1 Limite de liquidez ......................................................................................................................................... 43 
4.4.2 Limite de plasticidade ................................................................................................................................... 44 
4.4.3 Limite de contração ...................................................................................................................................... 45 
4.5 Índice de plasticidade ....................................................................................................................................... 46 
4.6 Índice de consistência ...................................................................................................................................... 47 
4.7 Índice de liquidez ............................................................................................................................................. 48 
4.8 Atividade coloidal ............................................................................................................................................ 48 
4.9 Grau de contração ............................................................................................................................................ 48 
4.10 Gráfico de plasticidade .................................................................................................................................... 49 
4.11 Estrutura dos solos ...........................................................................................................................................50 
4.11.1 Estrutura granular simples ............................................................................................................................. 51 
4.11.2 Estrutura alveolar .......................................................................................................................................... 51 
4.11.3 Estrutura floculenta........................................................................................................................................ 51 
4.11.4 Estrutura esqueleto......................................................................................................................................... 51 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos ii
4.12 Amolgamento ................................................................................................................................................... 52 
4.13 Tixotropia ......................................................................................................................................................... 53 
4.14 Exemplos de limites de consistência ................................................................................................................ 54 
 
UNIDADE 5 - CLASSIFICACÃO E IDENTIFICACÃO DOS SOLOS 
 
5.1 Introdução ............................................................................................................................................................ 57 
5.2 Classificação textural ........................................................................................................................................... 57 
5.3 Classificação H.R.B / A.A.S.H.O ........................................................................................................................ 58 
5.4 Sistema Unificado de Classificação dos Solos ..................................................................................................... 60 
5.5 Classificação Geotécnica M.C.T. para solos Tropicais ........................................................................................ 67 
5.6 Classificação Táctil-Visual .................................................................................................................................. 67 
5.7 Exercícios ............................................................................................................................................................ 71 
 
UNIDADE 6 - PERMEABILIDADE DOS SOLOS 
 
6.1 Introdução ............................................................................................................................................................ 73 
6.2 Regime de escoamento nos solos ......................................................................................................................... 73 
6.3 Ley de Darcy ........................................................................................................................................................ 74 
6.4 Fatores que influenciam a permeabilidade ........................................................................................................... 75 
6.5 Ordem de grandeza do coeficiente de permeabilidade ......................................................................................... 77 
6.6 Determinação da permeabilidade ......................................................................................................................... 77 
6.6.1 Ensaios de laboratório ................................................................................................................................... 77 
6.6.2 Ensaios de campo (in situ) ............................................................................................................................ 82 
6.7 Fórmulas empíricas .............................................................................................................................................. 88 
6.8 Exemplos de ensaios de permeabilidade .............................................................................................................. 89 
6.9 Exercícios ............................................................................................................................................................ 91 
 
UNIDADE 7 – PRESSÕES E TENSÕES NO SOLO 
 
7.1 Introdução ............................................................................................................................................................ 93 
7.2 Tensões geostáticas .............................................................................................................................................. 93 
7.1.1 Água no solo ................................................................................................................................................. 94 
7.1.2 Tensão vertical total ...................................................................................................................................... 95 
7.1.3 Princípio das tensões efetivas ....................................................................................................................... 96 
7.1.4 Solos submersos ............................................................................................................................................ 97 
7.1.5 Solos não saturados ....................................................................................................................................... 97 
7.1.6 Pressões efetivas em condições hidrodinâmicas ........................................................................................... 98 
7.1.7 Tensões horizontais ...................................................................................................................................... 99 
7.1.8 Superfície de terreno inclinado ..................................................................................................................... 101 
7.1.9 Capilaridade .................................................................................................................................................. 102 
7.2 Propagação de tensões no solo devido a carregamentos externos ........................................................................ 104 
7.2.1 Tensões induzidas no interior do maciço ...................................................................................................... 105 
7.2.2 Efeito de sobrecarga ..................................................................................................................................... 105 
7.2.3 Teoria de distribuição de pressões no solo por efeito de sobrecarga ............................................................ 106 
7.2.4 Hipótese simples ou antiga ............................................................................................................................ 106 
7.2.5 Teoria da elasticidade ................................................................................................................................... 107 
7.2.5.1 Carga concentrada - Solução de Boussinesq ................................................................................................. 107 
7.2.5.2 Carga linear - Solução de Melan ................................................................................................................... 109 
7.2.5.3 Área carregada - Carga uniforme sobre uma placa retangular de comprimento infinito .............................. 109 
7.2.5.4 Área carregada - Carregamento uniformemente distribuído sobre uma placa retangular .............................. 111 
7.2.5.5 Área carregada - Carregamento uniformemente distribuído sobre uma área circular ................................... 113 
7.2.5.6 Área carregada - Carregamento triangular (Osteberg, Carothers, Fadum) ................................................... 115 
7.2.5.7Área carregada - Carga uniforme distribuída sobre uma superfície de forma irregular (Newmark) ............. 118 
7.2.6 Solução de Westergaard ................................................................................................................................ 119 
7.3 Bulbo de pressões ................................................................................................................................................ 121 
7.4 Pressão de contato ................................................................................................................................................ 123 
7.5 Exercícios ............................................................................................................................................................ 124 
 
UNIDADE 8 – COMPRESSIBILIDADE, ADENSAMENTO E RECALQUES NO SOLO 
 
8. 1 Introdução .................................................................................................................................................... 130 
8.2 Elemento de solo submetido a tensões ............................................................................................................. 131 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos iii
8.3 Processp de adensamento – solos finos saturados ............................................................................................ 131 
8.4 Modelo mecânico de Terzaghi ......................................................................................................................... 131 
8.5 Teoria de adensamento de Terzaghi ................................................................................................................. 133 
8.6 Solução da equação diferencial do adensamento ............................................................................................. 136 
8.7 Altura de drenagem........................................................................................................................................... 137 
8.8 Solução gráfica – grau de adensamento localizado .......................................................................................... 138 
8.9 Solução gráfica – grau de adensamento médio ................................................................................................ 140 
8.10 Soluções aproximadas da equação de adensamento ........................................................................................ 140 
8.11 Ensaio de adensamento ou compressão confinada ........................................................................................... 142 
8.12 Apresentação dos resultados dos ensaios de adensamento .............................................................................. 143 
8.12.1 Pressão de adensamento ............................................................................................................................... 144 
8.13 Recalques por adensamento .............................................................................................................................. 149 
8.14 Recalques devido ao rebaixamento do lençol freático ..................................................................................... 153 
8.15 Correções do recalque por adensamento .......................................................................................................... 154 
8.16 Compressão secundária .................................................................................................................................... 157 
8.17 Recalques por colapso ...................................................................................................................................... 158 
8.18 Recalques ........................................................................................................................................................ 159 
8.19 Exercícios ........................................................................................................................................................ 160 
 
UNIDADE 9 – RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS 
 
9.1 Introdução ........................................................................................................................................................ 164 
9.1.1 Tensões no solo ............................................................................................................................................ 165 
9.1.2 Círculo de Mohr ........................................................................................................................................... 167 
9.1.3 Tensões totais, efetivas e neutras ................................................................................................................. 169 
9.2 Resistência ao cisalhamento dos solos .......................................................................................................... 169 
9.2.1 Atrito............................................................................................................................................................. 170 
9.2.2 Coesão ......................................................................................................................................................... 170 
9.3 Resistência dos solos ..................................................................................................................................... 171 
9.4 Critério de ruptura de Mohr-Coulomb ........................................................................................................... 172 
9.5 Ensaios para determinação da resistência ao cisalhamento dos solos ............................................................ 173 
9.5.1 Ensaio de cisalhamento direto ..................................................................................................................... 173 
9.5.2 Ensaio triaxial .............................................................................................................................................. 176 
9.5.3 Ensaio de compressão simples ..................................................................................................................... 180 
9.5.4 Ensaio de palheta ou vane test ..................................................................................................................... 182 
9.6 Resistência ao cisalhamento das areias e argilas ........................................................................................... 184 
9.6.1 Solicitações drenadas.................................................................................................................................... 184 
9.6.1.1 Areias............................................................................................................................................................ 184 
9.6.1.2 Argilas ......................................................................................................................................................... 187 
9.6.2 Solicitações não-drenadas ............................................................................................................................ 189 
9.6.2.1 Solos adensados não-drenados ..................................................................................................................... 190 
9.6.2.1.1 Argilas normalmente adensadas ........................................................................................................ 190 
9.6.2.1.2 Argilas pré-adensadas ........................................................................................................................ 191 
9.6.2.2 Solos não drenados ......................................................................................................................................193 
9.7 Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática ....................................................................................... 193 
9.8 Análise em termos de tensões totais e efetivas .............................................................................................. 194 
9.9 Exercícios ...................................................................................................................................................... 195 
 
UNIDADE 10 - COMPACTACÃO DOS SOLOS 
 
10.1 Introdução ....................................................................................................................................................... 204 
10.2 Curva de compactação .................................................................................................................................... 205 
10.3 Ensaio de compactação ................................................................................................................................... 206 
10.4 Comportamento do solo .................................................................................................................................. 209 
10.5 Técnicas e equipamentos de compactação ...................................................................................................... 210 
10.5.1 Seleção dos equipamentos de compactação ................................................................................................. 212 
10.5.2 Especifcações para compactação .................................................................................................................. 216 
10.5.3 Sequência construtiva .................................................................................................................................. 217 
10.5.4 Métodos de controle da compactação .......................................................................................................... 217 
10.6 Ensaio califórnia ou C.B.R. Introdução .......................................................................................................... 222 
10.7 Resistência dos solos compactados Introdução .............................................................................................. 224 
10.8Exercícios ....................................................................................................................................................... 230 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
1
UNIDADE 1 - INTRODUCÃO À MECÂNICA DOS SOLOS 
 
1.1 Introdução 
 
 A variedade dos tipos de solos encontrados em problemas de engenharia é quase ilimitada, 
variando de blocos de pedra dura, densa, grande a pedregulhos, areias, siltes, argilas até depósitos 
orgânicos de turfas compressíveis e moles. Para aumento de complexidade, todos estes materiais 
encontram-se numa ampla variedade de densidades e conteúdos de água. Em um dado local, um 
número diferente de tipos de solos pode estar presente, e a composição pode variar de intervalos 
grandes a pequenos até poucos centímetros. 
 Não é surpreendente, entretanto, que uma porção considerável dos esforços dos engenheiros 
geotécnicos sejam dedicados à identificação dos solos e a avaliação de propriedades apropriadas 
para o uso em uma análise particular. O que é surpreendente, talvez, é que a aplicação dos 
princípios da mecânica a um material tão diversificado quanto o solo, de tão bons resultados. 
 Entender e apreciar as características de qualquer depósito de solo requer uma compressão de 
que material é, e como este pode estar, e em que estado se encontra. 
 De grande importância são as considerações sobre a intemperização de solos e rochas, a 
erosão e transporte de solos, processos deposicionais e mudanças pós-deposicionais em sedimentos 
(assunto visto na disciplina de Geologia de Engenharia). 
 A definição do que é solo depende em muitos casos de quem o utiliza. Na língua portuguesa, 
solo significa a superfície do chão, original da palavra herdada do latim “solum”. 
 Na agricultura solo é a camada de terra tratável, que suporta as raízes das plantas. Na 
geologia, o solo é somente a capa superficial sobrejacente a rocha. 
 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 de estruturas. O solo em contato 
prolongado com a água perde totalmente a sua resistência. Rochas são agregados naturais de um ou 
diversos minerais, podendo eventualmente, ocorrer vidro ou matéria orgânica. Na engenharia, rocha 
é todo o material que necessita de explosivo para seu desmonte. 
 O solo, sob o ponto de vista da engenharia geotécnica, poderá ser utilizado tanto em suas 
condições naturais quanto como material de construção. Em sua condição natural, será usado como 
elemento de suporte de uma estrutura ou como a própria estrutura, nem sempre sendo possível 
melhorar suas propriedades de uma forma econômica. Como material de construção poderá ser 
usado, principalmente, na construção de aterros para finalidades as mais diversas, como sub-bases e 
bases de pavimentos sendo nestes casos, possível dar ao solo as características necessárias e 
desejadas em cada projeto (Nogueira, 1988). Na Tabela 1.1 estão indicados, resumidamente, alguns 
aspectos de utilização do solo em sua condição natural e como material de construção. 
 
1.2 Origem e formação dos solos 
 
 As rochas que constituem a crosta terrestre estão em equilíbrio. Mas, quando entram em 
contato com a atmosfera ou ficam próximas desta situação, as rochas sofrem a ação de um conjunto 
de processos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos, que produzem sua destruição. 
Portanto, intemperismo é o processo que transforma rochas maciças e tenazes em materiais 
plásticos e friáveis (solos). O intemperismo pode ser físico ou químico. 
O intemperismo físico ou mecânico é o que causa a desintegração da rocha através dos 
seguintes processos: (a) variação de temperatura, (b) alívio de pressões, (c) crescimento de cristais, 
(d) hidratação dos minerais, (e) ação coloidal e (f) processos físico-biológicos. 
 O intemperismo físico provoca a desintegração da rocha, formando sedimentos de tamanhos 
diversos, porém, sendo mantida a composição mineralógica da rocha matriz. 
 O intemperismo químico é o processo caracterizado por reações químicas entre os minerais 
constituintes de uma rocha e soluções aquosas de diferentes teores. Há uma agilização do processo 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
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do intemperismo químico se a rocha for fragmentada por um intemperismo físico, aumentando 
assim a superfície exposta às reações químicas. Os agentes do intemperismo químico, de acordo 
com a natureza da reação predominante no processo, são classificados: (a) oxidação, (b) 
carbonatação, (c) hidrólise, (d) hidratação e (e) troca de bases. 
 
Tabela 1.1 – Utilização do solo na Engenharia Civil 
ESTRUTURA EDIFÍCIOS, PONTES , VIADUTOS 
PAVIMENTO PISO INDUSTRIAL, PÁTIO, ESTRADA, AEROPORTO 
ESTRUTURA 
ENTERRADA 
CASA DE FORÇA, TUBULAÇÕES, 
GALERIAS 
FUNDAÇÃO 
ATERRO BARRAGEM, ESTRADA, INDUSTRIAL 
CORTE ESTRADA, MINERAÇÃO 
CONDIÇÃO 
NATURAL 
SOLO 
ESTRUTURAL VALA FUNDAÇÃO, GALERIA 
ATERRO BARRAGEM DE USOS MÚLTIPLOS MATERIAL DE 
CONSTRUÇÃO BASES E SUB-BASES ESTRADAS, PÁTIOS 
 
 Os fatores mais importantes nos processos de formação dos solos são: rocha de origem, clima, 
topografia, vegetação e o tempo de atuação dos fatores anteriores. 
 A composição mineralógica e a textura da rocha de origem, são elementos importantes na fase 
inicial do processo de intemperismo em face das diferenças nos tempos necessários a alteração. 
Dependendo ainda de outros fatores, uma mesma rocha poderá formar solos compropriedades 
diferentes, enquanto que rochas com composição e textura diferentes poderão formar um mesmo 
tipo de solo. 
 O clima, através da temperatura e da chuva, é o fator preponderante no tipo e extensão do 
intemperismo. Na região equatorial onde a quantidade de chuva é grande e a temperatura alta, o 
intemperismo químico é mais ativo, bem como a formação de uma espessa camada de solo. Em 
regiões temperadas, com estações bem definidas, há uma atuação conjunta dos dois tipos de 
intemperismo, sendo os processos físicos predominantes no inverno e os químicos no verão. 
 A topografia do terreno controla a percolação, infiltração e velocidade superficial da água e a 
erosão. Em face deste controle, os solos formados em taludes íngremes são diferentes daqueles 
encontrados em áreas pouco inclinadas. 
 A quantidade de ácidos orgânicos que atacam as rochas depende da vegetação existente na 
área e é importante na formação de alguns tipos de solos. E finalmente, o tempo de atuação, de cada 
um dos fatores descritos pode gerar diferentes tipos de solo. 
O solo quanto à origem podem ser classificados em solos residuais, solos transportados 
(sedimentares) e solos orgânicos. 
 Solos residuais são os solos que estão sobrejacentes às rochas que lhes deram origem. 
 Solos transportados são os solos que sofreram algum tipo de transporte (água, vento, gelo, 
etc.), portanto não estão sobre a rocha que lhes deu origem. Em função do tipo de agente de 
transporte classificam-se em: (a) solos aluviais, (b) solos marinhos, (c) solos eólicos, (d) solos 
glaciais e (e) solos coluviais. 
 Solos orgânicos são os solos que se caracterizam por apresentarem como constituinte 
principal, a matéria orgânica, proveniente de restos vegetais ou animais (solos diatomáceos). 
Camadas sedimentares de argila, areia fina e silte com húmus e turfas (grandes teores de carbono) 
são os mais comuns solos orgânicos. 
 
 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
3
UNIDADE 2 - ÍNDICES FÍSICOS E RETIRADA DE AMOSTRAS 
 
 
2.1 Introdução 
 
Numa massa de solo, podem ocorrer três fases: a fase sólida, a fase gasosa e a fase líquida. A 
fase sólida é formada pelas partículas minerais do solo, a fase líquida por água e a fase gasosa 
compreendem todo o ar existente nos espaços entre as partículas. Portanto, o solo é um sistema 
trifásico onde a fase sólida é um conjunto discreto de partículas minerais dispostas a formarem uma 
estrutura porosa que conterá os elementos constituintes das fases líquida e gasosa. A Figura 2.1 
apresenta um esquema de uma amostra de solo em que aparecem as três fases tal qual na natureza e 
esta amostra com suas fases separadas para atender a uma conveniência didática de definição dos 
índices físicos. 
 
 
(a) (b) 
 
 V = volume total W = peso total 
 Vs = volume de sólidos Ws = peso dos sólidos 
 Vv = volume de vazios Ww = peso de água 
 Vw = volume de água Wa = peso de ar (Wa = 0) 
 Va = volume de ar 
 
 V = Vs + Vv, onde Vv = Vw + Va W = Ws + Ww 
 
Figura 2.1 - Esquema de uma amostra de solo. (a) elemento de solo natural; (b) diagrama de fases. 
 
As partículas sólidas do solo são pequenos grãos de diferentes minerais, cujos vazios podem 
ser preenchidos por água, ar, ou parcialmente por ambos (ar e água). Define-se mineral como uma 
substância inorgânica e natural, com uma estrutura interna definida (átomos e íons) e com 
composição química e propriedades físicas fixas ou variam dentro de limites definidos. As 
partículas sólidas dos solos grossos são constituídas por silicatos (feldspatos, micas, olivinas, etc.), 
óxidos (quartzo), carbonatos (calcita, dolomita), sulfatos (limonita, magnetita). Já os solos finos são 
constituídos por silicatos de alumínio hidratado (argilo-minerais). 
 Em outras palavras, o volume total da massa de solo (V) consiste do volume de partículas 
sólidas (Vs) e do volume de vazios (Vv). O volume de vazios é geralmente formado pelo volume de 
água (Vw) e pelo volume de ar (Va). 
 A Figura 2.1(b) mostra um diagrama de fase no qual cada uma das três fases é apresentada 
separadamente. No lado esquerdo, usualmente indicamos o volume das três fases e, no lado direito, 
os pesos correspondentes às fases. 
Wa ≈ 0 
Ww 
Ws 
W
Gasosa 
Líquida 
Sólida 
Va
Vw 
Vs
Vv
V
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
4
 Como o peso específico do ar é muito pequeno quando comparada aos pesos específicos da 
água e dos sólidos, o peso da fase gasosa (Wa) será sempre desprezado no cálculo do peso do solo. 
 Os índices físicos são definidos como grandezas que expressam as proporções entre pesos e 
volumes em que ocorrem as três fases presentes numa estrutura de solo. Estes índices possibilitam 
determinar as propriedades físicas do solo para controle de amostras a serem ensaiadas e nos 
cálculos de esforços atuantes. 
 Os índices físicos dos solos são utilizados na caracterização de suas condições, em um dado 
momento e por isto, podendo ser alterados ao longo do tempo. Seus nomes, simbologia e unidades 
devem ser aprendidos e incorporados ao vocabulário de uso diário do geotécnico. 
 Nos itens seguintes, serão definidos os índices físicos, separando-os em três grupos, conforme 
definição anterior, bem como, apresentadas fórmulas de correlação entre os mesmos e a maneira 
experimental de obter alguns deles. 
 Índices físicos, granulometria (Unidade 3) e limites de consistência (Unidade 4) formam as 
propriedades índices que são aplicadas na classificação e identificação dos solos (Unidade 5), uma 
vez que elas podem ser correlacionadas, ainda que grosseiramente, com características mais 
complexas do solo, como por exemplo, a compressibilidade e resistência. 
 
 
2.2 Relação de fases 
 
 As relações apresentadas a seguir constituem uma parte essencial da Mecânica dos Solos e 
são básicas para a maioria dos cálculos desta ciência. 
 
2.2.1 Relação entre pesos 
 
a) Teor de umidade (w , h) 
 
 O teor de umidade de um solo é determinado como a relação entre o peso de água (Ww) e o 
peso das partículas sólidas (Ws) em um volume de solo. De acordo com a simbologia mostrada na 
Figura 2.1, tem-se: 
 
 w = (Ww/Ws) . 100 (%) 
 
 O teor de umidade pode assumir o valor de 0% para solos secos (Ww = 0) até valores 
superiores a 100% em solos orgânicos. 
 
 
2.2.2 Relação entre volumes 
 
 Existem três relações volumétricas que são muito utilizadas na Engenharia Geotécnica e 
podem ser determinadas diretamente do diagrama de fases da Figura 2.1. 
 
a) Índice de vazios (e) 
 
 É a relação entre o volume de vazios (Vv) e o volume dos sólidos (Vs), existente em igual 
volume de solo. Este índice tem como finalidade indicar a variação volumétrica do solo ao longo do 
tempo, tem-se: 
 
 e = Vv/Vs 
 
 O índice de vazios será medido por um número natural e deverá ser, obrigatoriamente, maior 
do que zero em seu limite inferior, enquanto não há um limite superior bem definido, dependendo 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
5
da estrutura do solo. O volume de sólidos permanecendo constante ao longo do tempo, qualquer 
variação volumétrica será medida por uma variação do índice de vazios, que assim poderá contar a 
história das tensões e deformações ocorridas no solo. Exemplo de valores típicos do índice de 
vazios para solos arenosos podem situar de 0,4 a 1,0; para solos argilosos, variam de 0,3 a 1,5. Nos 
solos orgânicos, podemos encontrar valores superiores a 1,5. 
 
b) Porosidade (η) 
 
 É a relação entre o volume dos vazios (Vv) e o volume total (V) da amostra, tem-se: 
 
 η = (Vv/V) . 100 (%) 
 
 A porosidade é expressa em porcentagem, e o seu intervalo de variação é entre 0 e 100%. Das 
equações apresentadas mais adiante podemos expressar a porosidade em função do índice de vazios 
e vice versa, através das equações apresentadasabaixo: 
 
 η = e / (1 + e) ou e = η / (1 - η) 
 
Segundo o IAEG (1979), a porosidade e o índice de vazios podem ser classificados segundo a 
tabela a seguir: 
 
 
Tabela 2.1 – Classificação da porosidade e do índice de vazios nos solos (IAEG, 1979) 
 
Porosidade (%) Índice de vazios Denominação 
> 50 > 1 muito alta 
45 – 50 0,80 – 1,00 alta 
35 – 45 0,55 – 0,80 média 
30 – 35 0,43 – 0,55 baixa 
< 30 < 0,43 muito baixa 
 
 
c) Grau de saturação (S , Sr) 
 
 O grau de saturação indica que porcentagem do volume total de vazios contem água. Se o solo 
está completamente seco, então Sr = 0%, se os poros estão cheios de água, então o solo está 
saturado e Sr = 100%. Para solos parcialmente saturados, os valores de “Sr” situam-se entre 1 e 
99%. 
 
 Sr = (Vw/Vv) . 100 (%) 
 
 O grau de saturação, segundo o IAEG (1979), pode ser classificado em: 
 
Tabela 2.2 – Classificação do solo quanto ao grau de saturação 
 
Grau de saturação (%) Denominação 
0 – 25 naturalmente seco 
25 – 50 úmido 
50 – 80 muito úmido 
80 – 95 saturado 
95 – 100 altamente saturado 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
6
2.2.3 Relação entre pesos e volumes 
 
 Em Mecânica dos Solos se relaciona o peso das diferentes fases com seus volumes 
correspondentes por meio de pesos específicos. 
 
 
a) Peso específico aparente natural ou úmido (γ , γnat , γt) 
 
 É a relação entre o peso total (W) e o volume total da amostra (V) para um valor qualquer do 
grau de saturação, diferente dos extremos, e utilizando-se a simbologia da Figura 2.1, será calculado 
como: 
 
 γ = W/V unidades (g/cm3 , Kg/m3 , kN/m3 , t/m3 ) 
 
 A magnitude do peso específico natural dependerá da quantidade de água nos vazios e dos 
grãos minerais predominantes, e é utilizado no cálculo de esforços (Unidade 7). 
 
 
b) Peso específico aparente seco (γd) 
 
 É a relação entre o peso dos sólidos (Ws) e o volume total da amostra (V), para a condição 
limite do grau de saturação (limite inferior - Sr = 0%), tem-se: 
 
 γd = (Ws/V) unidades (g/cm3 , Kg/m3 , kN/m3 , t/m3 ) 
 
 O peso específico aparente seco é empregado para verificar o grau de compactação de bases e 
sub-bases de pavimentos e barragens de terra (Unidade 10). 
 
 
c) Peso específico saturado (γsat) 
 
 É a relação entre o peso total (W) e o volume total (V), para a condição de grau de saturação 
igual a 100%, tem-se: 
 
 γ = (Wsat/V) unidades (g/cm3 , Kg/m3 , kN/m3 , t/m3 ) 
 
 Em nenhuma das condições extremas levou-se em consideração a variação do volume do 
solo, devido ao secamento ou saturação. 
 
 
d) Peso específico real dos grãos ou sólidos (γs , δ) (NBR 6508/84) 
 
 É a relação entre o peso dos sólidos (Ws) e o volume dos sólidos (Vs), dependendo dos 
minerais formadores do solo, tem-se: 
 
 γs = Ws/Vs unidades (g/cm3 , Kg/m3 , kN/m3 , t/m3 ) 
 
 
 O valor do peso específico dos sólidos representa uma média dos pesos específicos dos 
minerais que compõem a fase sólida. A Tabela 2.3 apresenta o intervalo de variação do peso 
específico dos sólidos de diversos tipos de minerais. 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
7
Tabela 2.3 - Valores de peso específico real dos grãos de alguns tipos de minerais. 
 
Mineral γs ( g/cm3 ) Mineral γs ( g/cm3 ) 
Quartzo 2,65 - 2,67 Dolomita 2,85 
Feldspato K 2,54 - 2,57 Caulinita 2,61 - 2,66 
Feldspato Na Ca 2,62 - 2,76 Ilita 2,60 - 2,86 
Muscovita 2,70 - 3,10 Montmorilonita 2,74 - 2,78 
Biotita 2,80 - 3,20 Clorita 2,60 - 2,90 
Calcita 2,72 Hematita 4,90 - 5,30 
 
e) Peso específico da água (γw) 
 
 É a razão entre o peso de água (Ww) e seu respectivo volume (Vw). 
 
 γw = Ww/Vw 
 
 Nos casos práticos adota-se o peso específico da água como: 1g/cm3 = 10kN/m3 = 1000kg/m3. 
 
f) Peso específico submerso (γsub , γ‘) 
 
 Quando a camada de solo está abaixo do nível freático, define-se o peso específico submerso, 
o qual é utilizado para o cálculo de tensões (Unidade 7). 
 
 γsub = γsat - γw 
 
g) Densidade real dos grãos ou sólidos (G) 
 
 É a razão entre o peso especifico real dos grãos (γs) e o peso específico da água a 4°C. 
 
 G = γs/γw 
 
 
2.3 Fórmulas de correlação 
 
 As fórmulas de definição dos índices físicos não são práticas, para a utilização em cálculos e 
assim, recorre-se as fórmulas de correlação entre os índices, como as apresentadas a seguir: 
 
9 peso específico natural: γ = W/V 
9 teor de umidade: w = (Ww/Ws) 
9 peso específico real dos grãos: γs = Ws/Vs 
9 peso específico aparente seco: γd = Ws/V = γ/(1 + w) 
9 índice de vazios: e = Vv/Vs = (γs/γd) - 1 
9 porosidade: η = Vv/V = e/(1+ e) 
9 grau de saturação: S = Vw/Vv = (w . γs)/(e . γw) 
9 peso específico saturado: γsat = Wsat/V = (1 - η) . γs + η . γw 
9 peso específico submerso: γsub = γsat - γw = (γs - γw) . (1 - η) 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
8
2.4 Determinação experimental dos índices físicos 
 
 Os índices físicos são determinados em laboratório ou mediante fórmulas de correlação, vistas 
no item anterior. Em laboratório, são determinados o peso específico natural (através do peso e 
volume total), o teor de umidade e o peso específico real dos grãos. 
 
2.4.1 Determinação do peso e volume de uma amostra 
 
 Molda-se um corpo de prova cilíndrico de solo indeformado, obtêm-se várias medidas de 
diâmetro (d) e altura (h) para o cálculo do volume da amostra de solo com os valores médios 
obtidos. Obter o peso total da amostra de solo (W) com a balança. 
 Pode-se utilizar também para determinar o peso e o volume anéis metálicos de dimensões 
conhecidas, onde são moldados no solo. Deve-se salientar que o peso específico natural é normal-
mente determinado em corpos de prova já talhados para os ensaios usuais de Mecânica dos Solos. 
 No controle de compactação (Unidade 10) de camadas de solo, in situ, utiliza-se para 
determinar o peso específico um cilindro cortante (Figura 2.2) com peso e dimensões conhecidas 
que é cravado no solo (ABNT/NBR 9813/87 - Determinação da massa específica aparente in situ 
com o emprego do cilindro de cravação). No campo a determinação de γ pode ser feita, ainda, 
utilizando-se um frasco ao qual se adapta um funil munido de um registro (ABNT/NBR 7185/86 - 
Solo - Determinação da massa específica aparente, "in situ", com emprego do frasco de areia), 
mostrado na Figura 2.3. 
 
 
Figura 2.2 – Cilindro cortante Figura 2.3 – Frasco de areia 
 
2.4.2 Determinação do teor de umidade (w) 
 
 O teor de umidade é obtido por diferença de peso de uma amostra de solo antes e após a 
secagem em estufa. Os procedimentos adotados no laboratório (ABNT/NBR 6457/86 - Amostras de 
Solo - Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização) são: 
 
 - toma-se uma cápsula com peso conhecido (Wc) 
 - seleciona-se uma porção de amostra representativa (aproximadamente 50g) 
 - coloca-se a amostra na cápsula e pesa-se o conjunto (Wc + W) 
 - seca-se em estufa o conjunto até a constância do peso 
 - pesa-se novamente o conjunto (Wc + Ws) 
 
 O teor de umidade (w) é calculado de acordo com a expressão: 
 
 ( ) ( )( ) ( )%.100×=
−=−+
+−+=
Ws
Ww
Ws
WsW
WcWsWc
WsWcWWcw 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
9
onde: 
 W = peso total da amostra 
 Ws = peso seco 
 Ww = peso da água 
 Wc = peso da cápsula 
 
 No campo utiliza-se para a determinação do teor de umidade: o processo da frigideira 
(DNER-ME 086/64), o método expedito do álcool (DNER-ME 088/94 - Determinação da umidade 
pelo método expedito do álcool), ou o método expedito “Speed” (Figura 2.4), (DNER-ME 052/94 - 
Solos e agregados miúdos - determinação da umidade pelo método expedito "Speedy"). 
 
 
 
Figura 2.4 – Umidímetro “Speedy” 
 
 
2.4.3 Determinação do peso específico real dos grãos (γs) 
 
 O peso específico real dos grãos, ou sólidos,é determinado, usualmente, empregando um 
frasco de vidro denominado picnômetro (balão volumétrico), de acordo com ABNT/NBR 6508/84 - 
Grãos de solo que passam na peneira de 4,8mm - Determinação da massa específica dos sólidos. 
 O ensaio compara o peso de um picnômetro contendo água destilada até a marca de calibração 
(W1) com o peso do mesmo picnômetro contendo solo e água (W2) até a mesma marca, e 
determina-se a temperatura da suspensão e mediante a curva de calibração do picnômetro, 
determinam-se o peso do picnômetro e a água para a temperatura do ensaio. 
 Esquema explicativo do ensaio está representado na Figura 2.5. 
 
 
 
Figura 2.5 - Esquema de cálculo do peso específico real dos grãos. 
Ww Ww ’ 
W
W1 W2 
Água Água 
Solo 
Marca da 
calibração 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
10
 O peso de água correspondente ao volume deslocado pelos grãos (sólidos) será: 
 
 W1 = Ww + Wp (água + picnômetro) 
 W2 = Ww’ + Wp + Ws (água + picnômetro + solo) 
 W1 - W2 = Ww + Wp - (Ww’ + Wp + Ws) 
 W1 - W2 = Ww - Ww’ - Ws 
 W1 - W2 = ∆Ww – Ws 
 
Portanto, o volume dos sólidos corresponde a volume de água deslocada, tem-se: 
 
 Ww = Vw . γw 
 Vs = Vw/γw 
 W1 - W2 = Vs . γw - Ws 
 Vs = (W1 - W2 + Ws) / γw 
 
w
WsWW
Ws
Vs
Wss γγ ×+−== 21 
 
Normalmente são realizadas no mínimo três determinações, fazendo variar a temperatura e 
acertando o nível de água na marca de referência, com vistas à obtenção de valor médio consistente. 
 A determinação do peso específico dos sólidos é muito simples, mas às vezes adota-se um 
valor médio para resolução de problemas, uma vez que a faixa de variação no caso de solos não é 
muito grande. Em geral para solos arenosos, pode-se tomar γs = 2,67 g/cm3 e para solos argilosos, 
γs = 2,75 - 2,90 g/cm3. 
 
 
2.5 Retirada de amostras 
 
A caracterização de um solo, através de parâmetros obtidos em ensaios de laboratório, 
depende, simultaneamente, da qualidade da amostra e do procedimento dos ensaios. Tanto para a 
amostragem quanto para os ensaios existem normas, brasileiras e estrangeiras, que regem o assunto 
e que, portanto, devem ser obedecidas. 
Em qualquer laboratório de geotecnia, dois tipos de amostras são usadas na realização desses 
ensaios. A amostra deformada, uma porção de solo desagregado, deve ser representativa do solo 
que está sendo investigado, apenas, quanto à textura e constituição mineral. Ela é usada na 
identificação visual e táctil, nos ensaios de classificação (granulometria, limites de consistência e 
massa específica dos sólidos), no ensaio de compactação e na preparação de corpos de prova para 
ensaios de permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento. Essas amostras, até um 
metro abaixo da superfície do terreno, poderão ser obtidas através de ferramentas simples (pás, 
enxadas, picaretas e outras mais apropriadas a cada caso), enquanto que para profundidade maior 
ter-se-á necessidade de ferramentas especiais (trados ou um amostrador de parede grossa). 
A amostra indeformada, geralmente de forma cúbica ou cilíndrica, deve ser representativa da 
estrutura e teor de umidade do solo, na data de sua retirada, além da textura e composição mineral. 
Ela é usada para se determinar às características do solo “in situ”, como os índices físicos, o 
coeficiente de permeabilidade, os parâmetros de compressibilidade e de resistência ao cisalhamento. 
Uma amostra indeformada pode ser obtida de diversas maneiras dependendo da cota da 
amostragem, da densidade do solo e da posição do lençol freático; assim, para solos moles abaixo 
do nível d’água será usado um amostrador de parede fina, enquanto que, para solos acima do nível 
d’água e mais densos, deve-se abrir um poço até a cota de interesse e retirar um bloco de solo 
usando uma caixa metálica ou de madeira como fôrma e com dimensões apropriadas ao tipo e 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
11
número de ensaios a realizar. A NBR 9604/86 rege a abertura de poço e trincheira de inspeção em 
solo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas. 
Na retirada, no transporte e no manuseio, de qualquer um dos dois tipos de amostras, devem 
ser tomados cuidados extras para que a amostra não sofra nenhuma avaria. 
Os equipamentos e acessórios, o procedimento da amostragem, os cuidados e o 
dimensionamento de cada uma das amostras serão descritos nos itens seguintes. 
 
2.5.1 Equipamentos e acessórios 
 
9 Equipamentos: trados de diversos tipos e diâmetros; amostrador de parede grossa; caixa 
metálica; amostrador de parede fina; 
 
9 Acessórios: sacos de lona ou de plástico de diferentes tamanhos, pás, enxadas, picaretas, 
facas, espátulas, conchas; fogareiro a gás; parafina; tecido (tipo estopa ou similar); 
etiquetas; caixas de madeira, serragem. 
 
 
2.5.2 Procedimentos para a amostragem 
 
 Para cada um dos tipos de amostras representativas o procedimento na amostragem será 
diferente. A seguir será descrita a forma de se obter uma amostra deformada e uma amostra 
indeformada em bloco, em uma camada acima do nível d’água. 
 
Amostra deformada 
 
Para este tipo de amostragem deve-se inicialmente, fazer uma limpeza no local de trabalho, 
retirando a vegetação superficial, raízes e qualquer outra matéria estranha ao solo, para só depois 
iniciar o processo de coleta de amostra. Se a cota de retirada da amostra estiver, no máximo, um 
metro da superfície do terreno pode-se fazer uma escavação, até a cota de interesse, com uma das 
ferramentas indicadas e, então fazer a coleta. Entre um e seis metros de profundidade pode-se usar o 
trado cavadeira, desde que, o furo não precise de revestimento. Para profundidade maior do que seis 
metros, ou quando o furo exigir tubo de revestimento deve-se usar o trado helicoidal, Figura 2.6. 
Quando o trabalho com o trado helicoidal se tornar difícil ou para amostragem abaixo do nível 
d’água, quando poderá se tornar pouco eficaz, pode-se utilizar um amostrador de parede grossa 
(Figura 2.7), que é cravado dinamicamente no solo através de energia fornecida pela queda livre de 
um martelo. A sondagem a trado é regulada pela NBR 9603/86. 
 
 
 
Figura 2.6 - Tipos de trado Figura 2.7 – Amostrador de parede grossa 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
12
O tipo e o emprego do equipamento de sondagem representado na Figura 2.8, introduzidos 
entre nós há mais de 40 anos, é o mais adotado por todos os institutos técnicos e oficiais, e firmas 
particulares especializadas. O Ensaio SPT obedece os critérios estabelecidos na NBR 6484/01. 
O Standard Penetration Test (SPT), possui a dupla função: de medir a resistência à penetração 
e de coletar amostras que nesse caso são alteradas pelo choque e vibração no momento da cravação 
do amostrador. Este método além de econômico é rápido e pode ser aplicado à maioria dos solos, 
exceto pedregulhos. O ensaio basicamente consiste em introduzir o “barrilete amostrador”, que é 
fixado na extremidade das hastes de cravação e cravado 45 cm no solo, por dentro de um tubo de 
sondagem. A cravação é feita por um peso (martelo) de 65 kg, com uma altura de 75 cm de queda. 
Inicialmente se fazem penetrar 15 cm e, a seguir, se registra o número N de golpes aplicados para 
cravar outros 30 cm, anotando-se separadamente cada 15 cm. 
Vários autores relacionam os resultados do N SPT, com as propriedades dos diferentes tipos 
de solos, conforme veremos nos capítulos que seguem. 
 
 
 
Figura 2.8 – Ensaio SPT 
 
A amostra deverá ser colocada em saco de lona ou plástico resistente, identificada através de 
uma etiqueta amarrada à boca do saco e contendo informações sobre o local, número, profundidade 
e data da amostragem. Além dessas informações deve-se fazer uma planta do local indicando os 
dados necessários a recuperação do ponto amostrado. 
Uma identificaçãovisual táctil da amostra retirada deve ser realizada indicando-se o resultado 
na folha de locação do furo, Figura 2.9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.9 - Locação do poço 
 
 
 
BLOCO B 
Salas de aulas 
 
 
RN
LOCAÇÃO EM PLANTA
P1 
12,8 
25,4 
LOCAL: CAMPUS USP - SÃO 
CARLOS 
DATA : 21/10/78 
 
POÇO Nº: P1 Ø = 12,8 cm 
 
COTAS: 
 RN - 819,70 
 BOCA DO POÇO - 820,40 
 TOPO DO BLOCO - 816,20 
 AMOSTRA DEFORMADA - 818,00 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
13
Amostra indeformada 
 
 A viabilidade técnica e econômica da obtenção de amostras indeformadas é função da 
natureza do solo a ser amostrado, da profundidade em que se encontra e da presença do nível 
d’água. Esses fatores determinam o tipo de amostrador e os recursos a utilizar. Algumas formações 
apresentam maiores dificuldades que outras no processo de extração de amostras indeformadas. 
Assim, a retirada de amostras indeformadas pode ser subdividida em duas classes: 
 
Amostra indeformada de superfície: a coleta de amostras é realizada próxima à superfície do 
terreno natural, ou próximas à superfície de uma exploração acessível, utilizando-se amostradores 
em que o processo de avanço é por aparamento (cilindros e anéis biselados – Figura 2.10) ou 
escavações (blocos – Figura 2.11). 
 
 
 
 
Figura 2.10 – Cilindros e anéis biselados Figura 2.11 - Caixa para amostra em bloco 
 
 
 Uma amostra indeformada, em bloco, poderá ser retirada em diversas posições como 
mostrado na Figura 2.12. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.12 - Retirada de amostra Figura 2.13 - Seqüência de amostragem de um bloco 
 indeformada 
 
O procedimento de retirada de uma amostra indeformada, em bloco, no fundo de um poço é 
semelhante à retirada em qualquer outra posição, exceto algumas peculiaridades do próprio poço. 
O poço deverá ser aberto até, aproximadamente, dez centímetros acima da cota do topo do 
bloco (cota zero), pelo poceiro, com um diâmetro que permita ao técnico, encarregado de continuar 
TOPO 
BASE 
LATERAL 
+0 
+10 
+3 +3 
+3 +3 
(a) (b) (c) 
(d) (e) (f) 
Posição: 
1 e 2 : Talude de um corte 
 3: Superfície do terreno 
 4: Fundo do poço 
 5: Parede do poço 
5
NT 
4 
3
2 
1 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
14
o serviço, fazê-lo de forma conveniente, Figura 2.13a. Caso não seja possível por apresentar o poço 
um diâmetro pequeno o bloco poderá ser retirado na parede (posição 5) lembrando que o fundo do 
poço deverá atingir uma cota mais baixa. 
Utilizando a caixa metálica o técnico deverá marcar no fundo do poço a área onde a amostra 
será retirada e com cuidado ir removendo o solo externo a essa área, Figura 2.13b, até que se tenha 
um degrau de, mais ou menos, sete centímetros. 
A caixa deverá ser ajustada ao solo, com a ponta biselada voltada para baixo e iniciar uma 
escavação em sua volta, ao mesmo tempo, ir pressionando, levemente, a caixa provocando sua 
descida, Figura 2.13c. 
Quando o topo da caixa atingir a cota zero deverá haver um excesso de solo, da ordem de 
3cm, Figura 2.13d, que não deverá ser retirado neste momento. 
O bloco deverá ser cortado próximo a base da caixa para que possa ser separado do terreno, 
mantendo-se também um excesso de solo, como mostrado na Figura 2.13e. 
Entre o bloco e a caixa haverá sempre uma folga cuja espessura dependerá do tipo de solo 
amostrado. Um solo argiloso permitirá uma folga menor do que um solo arenoso. 
Dependendo da existência de condições favoráveis dentro do poço o excesso de solo na base e 
no topo do bloco poderá se aí retirado e colocadas, em seguida, a tampa e o fundo da caixa, Figura 
2.13f. É sempre preferível realizar essa operação, após a subida do bloco para superfície do terreno. 
O bloco deverá ser elevado a superfície do terreno com todo o cuidado a fim de se evitar 
qualquer alteração estrutural no solo. 
O excesso de solo, do topo e da base ou a tampa e o fundo da caixa, deverá ser retirado e uma 
primeira camada de parafina, com espessura mínima de dez milímetros, aplicada. Logo em seguida, 
colocar uma etiqueta no topo do bloco indicando os dados necessários à sua identificação. As 
laterais da caixa só, então, devem ser retiradas e aplicada uma camada de parafina sobre as faces do 
bloco, reforçando os cantos e arestas, para garantir uma boa ligação com a camada aplicada no topo 
e na base. Com essa primeira camada de parafina estará garantida a manutenção do teor de umidade 
da amostra, mas não a preservação da sua estrutura, representativa da estrutura do solo in situ. 
Para a preservação da estrutura, o bloco deverá ser envolvido com um tecido poroso e, em 
seguida, aplicada uma segunda camada de parafina. 
Uma segunda etiqueta deverá ser colocada, preferencialmente sobre o topo do bloco com as 
informações necessárias a sua localização. 
Finalmente, desenhar a planta de localização do poço tendo como referência algum ponto 
imutável com o tempo e indicando todos os demais dados necessários, bem como, o nome do solo a 
partir dos testes de identificação visual e táctil, Figura 2.9. 
 
Amostra indeformada em profundidade: os métodos de perfuração para atingirem-se as 
profundidades desejadas são os mesmos das sondagens de reconhecimento. A diferença essencial 
entre as sondagens mais simples e das sondagens em questão está nos amostradores, sendo os mais 
usuais, os amostradores de parede fina, o amostrador de pistão, o amostrador de pistão estacionário, 
o amostrador de pistão “Osterberg” e o amostrador “Denison” ou barrilete triplo. 
O amostrador de parede fina mais empregado, o tipo Shelby, é composto basicamente de um 
tubo de latão ou de aço inoxidável de espessura reduzida, ligado a um cabeçote provido de uma 
válvula de esfera que permite ao ar e a água escaparem à medida que há a penetração da amostra 
(Figura 2.14). 
 
 
Figura 2.14 - Amostrador de parede fina 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
15
O amostrador é introduzido no solo por pressão estática e constante e retirado quando estiver 
cheio. A camisa é então liberada do cabeçote, selada e enviada ao laboratório. 
Este tipo de amostrador é usado para extração de amostras em solos moles. 
 
 
2.5.3 Cuidados a serem tomados 
 
Amostra deformada 
Toda e qualquer matéria, orgânica ou não, estranha ao solo deverá ser excluída da amostra. Se 
esta operação for difícil de ser realizada no campo deve-se informar sobre a existência dessa 
matéria, para que no laboratório sejam tomadas as providências necessárias. 
 
Amostra indeformada 
Os cuidados a serem tomados com essas amostras devem ser maiores do que aqueles com 
uma amostra deformada indo desde a abertura do poço até sua utilização em laboratório. Estes 
cuidados com a amostra permitem a manutenção do teor de umidade e da estrutura do solo “in situ”. 
A seguir serão descritos os cuidados necessários durante as fases da retirada, tratamento com 
parafina e tecido, transporte para o laboratório, armazenamento e utilização da amostra. 
 
Durante a abertura do poço e a retira do bloco deve-se tomar cuidado para que: 
 
a) em amostra retirada à superfície do terreno, o sol não incida diretamente sobre o bloco 
provocando um secamento superficial do solo; 
b) o poceiro não leve a escavação até a cota do topo do bloco; 
c) a caixa não seja cravada no solo e, com isso, podendo provocar uma alteração na estrutura 
do solo, principalmente se for um solo arenoso fofo. A caixa deve descer justa sem cortar 
o solo e sem um grande esforço do operador; 
d) a caixa envolva, completamente, a amostra não permitindo folgas; se isto, não for possível 
preencher a folgacom o solo solto, com um mesmo teor de umidade; 
e) a amostra não sofra nenhuma vibração, principalmente, para solos arenosos finos; 
f) a amostra não tombe bruscamente quando da sua separação do terreno natural; 
g) o transporte da amostra até a superfície do terreno seja rápido. 
 
Durante o tratamento do bloco com parafina e tecido deve-se cuidar para que: 
 
h) este tratamento não seja feito no fundo do poço ou em lugar fechado, pois a parafina ao 
derreter emana gases que podem provocar mal estar; 
i) a parafina, da primeira camada, não esteja muito quente, principalmente, em solos com 
grandes vazios evitando-se com isso a sua penetração no interior do bloco; 
j) a primeira etiqueta seja colocada no topo do bloco indicando a posição correta em campo; 
k) o tecido poroso colocado, sobre a primeira camada de parafina, envolva o bloco sem 
folga, porém, sem pressioná-lo; 
l) a parafina colocada sobre o tecido esteja a uma temperatura mais alta permitindo uma 
aderência maior entre essas camadas e criando uma casca, parafina-tecido-parafina, rígida 
e impermeável; 
m) a segunda etiqueta esteja também sobre o topo do bloco onde foi colocada a primeira 
etiqueta e de fácil visualização no laboratório. 
 
 
 
 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
16
Durante o transporte da amostra para o laboratório, principalmente, se forem usados diferentes 
meios de transporte deve-se cuidar para que: 
 
n) o bloco seja colocado dentro de uma caixa de madeira e protegida por serragem ou outro 
material qualquer; 
o) a caixa de madeira seja identificada como contendo material frágil e indicando a posição 
na qual deverá permanecer durante o transporte. 
 
Durante o período de armazenamento no laboratório, em que deverá ficar aguardando a realização 
dos ensaios, tomar cuidado para que: 
 
p) a amostra permaneça em câmara úmida saturada, em local seguro e que não seja 
movimentada sem necessidade; 
q) a etiqueta esteja visível e legível. 
 
Durante a retirada de corpos de prova, para a realização dos ensaios, tomar cuidado para que: 
 
r) a retirada da parafina e do tecido não provoquem uma alteração na estrutura do solo. Use 
uma tesoura para cortar o tecido se necessário; 
s) a amostra não fique exposta ao ar, por um período longo, após a retirada de uma parte 
dela. Coloque um pano úmido sobre essa região da amostra se for continuar a usá-la, em 
seguida; 
t) antes de retornar o bloco à câmara úmida coloque parafina, nas partes onde ela foi 
retirada, fazendo uma boa ligação entre a parafina existente e a recolocada; 
u) um plano de utilização do bloco deve ser feito, antes de se iniciar o corte, indicando os 
locais de onde serão retirados os corpos de prova para a realização de cada ensaio. 
Lembre-se que este poderá ser o único bloco disponível para a caracterização do solo 
amostrado. 
 
 
2.5.4 Dimensionamento da amostra 
 
O dimensionamento da amostra a ser retirada é função do tipo e do número de ensaios que 
serão realizados, bem como, da condição atual e futura do local da amostragem. 
Para o dimensionamento de uma amostra deformada deve-se partir da massa de sólidos 
estimada para cada ensaio e calcular o total necessário. Para se chegar na massa de solo que deverá 
ser retirada, será preciso conhecer o teor de umidade da jazida, o que poderá ser feito por uma 
estimativa visual e táctil ou através de um processo rápido. 
Para uma amostra indeformada deve-se partir das dimensões dos corpos de prova e assim 
chegar-se ao número e às dimensões necessárias de cada bloco. 
Será preciso levar em consideração que durante a realização dos ensaios poderá ocorrer uma 
perda de material e que alguns ensaios deverão ser repetidos. Além disso, a condição do local após 
a amostragem poderá não permitir a retirada de novas amostras, bem como, a sua distância até o 
laboratório e a movimentação do pessoal e equipamento para a amostragem trarão custos adicionais 
a obra. Assim uma sobra de material no laboratório, desde que, não excessiva é sempre preferível a 
uma falta de material. 
 
 
 
 
 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
17
Amostra deformada 
 
A NBR 6457/86 – “Preparação de amostras para ensaios de compactação e ensaios de 
caracterização”, indica as quantidades apresentadas na Tabela 2.4, para preparação de amostras para 
os ensaios de compactação e de caracterização, para solos que tenham partículas menores que 
4,8mm (# 4). 
 
Tabela 2.4 – Quantidade de solo para os ensaios de compactação e caracterização 
 
Limites de consistência 200 g 
Granulometria 1 Kg 
Ensaios de classificação 
(2 Kg) 
Massa específica dos solos 500g 
cilindro pequeno 3 
Com reuso do solo 
cilindro grande 7 
cilindro pequeno 15 
Ensaios de compactação 
(EC = 585 kJ/m³) 
Sem reuso do solo 
cilindro grande 35 
CP (ø = 5 cm e h = 12,5 cm) 1 kg / CP 
Compactação de corpos de prova 
CP (ø = 6,5 cm e h = 12,0 cm) 0,7 kg / CP 
 
 
Amostra indeformada 
 
 Para amostras indeformadas o dimensionamento está diretamente relacionado ao tipo e a 
dimensão do amostrador a ser usado no momento da coleta de amostra. 
Na amostragem de bloco, este deve ter forma cúbica com lados variando entre 20 e 30cm, o 
que permitirá a retirada de 9 a 18 C. P. (corpos de prova), com 5,0 cm de diâmetro e 12,5 cm de 
altura, desde que o solo esteja em boas condições. 
O bloco não deverá ter lado menor do que 20,0 cm, pois isso diminuirá e muito o número de 
corpos de prova com as dimensões já citadas, nem deverá ter dimensão maior do que 30,0 cm, pois 
isso aumentará o seu peso, dificultando o manuseio em campo e no laboratório, com um risco maior 
de alteração estrutural. 
O solo que é retirado do bloco durante a moldagem dos corpos de prova é suficiente para se 
realizar os ensaios de classificação do solo. 
A seguir têm-se dois exemplos de determinação de índices físicos. No primeiro exemplo 
apresentam-se os cálculos dos índices físicos de uma amostra de argila saturada retirada com 
cilindro de cravação. No segundo exemplo estão dispostos em uma planilha os resultados e cálculos 
do ensaio de peso específico do solo residual das minas de calcáreo de Caçapava do Sul. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
18
Exemplo 1: Uma amostra de argila saturada tem um volume de 17,4 cm3 e peso de 29,8 g. 
Após a secagem em estufa, o volume passou a 10,5 cm3 e o peso a 19,6 g. Pede-se para determinar 
os seguintes índices físicos: w, γs, ei, ef, γdi, γdf, ηi, ηf 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Amostra inicialmente saturada Vv=Vw 
 
Ww = W - Ws = 29,8 - 19,6 = 10,2g 
 
γw = Ww/Vw ⇒ 1,0 g/cm3 = 10,2g/Vw ⇒ Vw = Vv = 10,2 cm3 
 
Vs = V - Vw = 17,4 - 10,2 = 7,2 cm3 (não apresenta ∆V com o secamento) 
 
 
w = Ww/Ws = 10,2/19,6 = 52% 
 
γs = Ws/Vs = 19,6/7,2 = 2,72 g/cm3 
 
ei = Vvi/Vs = 10,2/7,2 = 1,42 
 
Vvf = Vf - Vs = 10,5 - 7,2 = 3,3 cm3 
 
ef = Vvf/Vs = 3,3/7,2 = 0,46 
 
γdi = Ws/V = 19,6/17,4 = 1,13 g/cm3 
 
γdf = Ws/Vf = 19,6/10,5 = 1,87 g/cm3 
 
 
ηi = Vvi/Vi = 10,2/17,4 = 58,6% 
 
ηf = Vvf/Vf = 3,3/10,5 = 31,4% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÁGUA 
 
SÓLIDOS 
V=17,4 cm3 W=29,0 g 
 
SÓLIDOS
AR 
Vf =10,5 cm3 
Ws=19,6 g 
∆V 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
19
Exemplo 2: Uma amostra com peso úmido de 100,0g de solo passante na peneira 4,8mm (# 4) foi 
preparada para o ensaio de peso específico. Desta amostra foi determinado o teor de umidade e a 
seguir foram realizadas três determinações para diferentes temperaturas, para determinação do peso 
específico real dos grãos, conforme pode ser observado na planilha a seguir. 
 
 
Interessado:
Amostra: Data:
Peso úmido + cáp (g): 62,14 80,95
Peso seco + cáp (g): 61,82 80,52
Peso cápsula (g) : 10,83 10,57
Umidade (%): 0,6280,615
Umidade média (%):
1 2 3 4 5
100,00 100,00 100,00
735,00 736,60 737,10
38,50 26,50 22,00
671,008 672,748 673,400
99,383 99,383 99,383
0,9926 0,9966 0,9978
2,788 2,788 2,779
Peso específico dos sólidos médio (g/cm³): 2,785
Peso Específico dos Sólidos (NBR 6508/84)
3
Determinação do peso específico dos solos
Picnômetro + água (g):
Peso solo seco (g):
Peso esp. dos sólidos (g/cm³):
09 de setembro 2001
Determinação:
Peso solo úmido (g):
Temperatura (ºC):
Picnômetro+solo+água (g):
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL
0,621
Certificado Nº:
1A7 - Minas de cálcáreo - Caçapava do Sul
Cerâmica Desconsi
Umidade higroscópica Picnômetro: 
Peso esp. água á T ºC (g/cm³):
 
 
 
Cálculo do teor de umidade: 
 
- Peso da cápsula + solo úmido: (Wc + W)1 = 62,14g e (Wc + W)2 = 80,95g 
- Peso da cáspula + solo seco: (Wc + Ws)1 = 61,82g e (Wc + Ws)2 = 80,52g 
- Peso da cápsula: (Wc)1 = 10,83g e (Wc)1 = 10,57g 
 
- teor de umidade - w (%): ( ) ( )( ) ( )%.100×−+
+−+=
WcWsWc
WsWcWWcw 
 ( ) ( )
( ) %628,083,1082,61
82,6114,62
1 =−
−=w ( ) ( ) %615,0
57,10)52,80(
52,8095,80
2 =−
−=w 
 
 ( ) %621,02/615,0628,0 =+=w 
 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
20
Cálculo do peso específico real dos grãos: 
 
- Peso de solo úmido: Wh = 100,0g 
- Peso da água + picnômetro: W1 = Ww + Wp ⇒ Wp = 676,59 - 0,145 T (Equação determinada 
através da calibração do picnômetro em laboratório). Cada picnômetro possui uma equação em 
função da temperatura. Neste caso foi usado o picnômetro nº 3. 
 
 W1 = 676,59 – 0,145 (38,5) = 671,008g 
W2 = 676,59 – 0,145 (26,5) = 672,748g 
W3 = 676,59 – 0,145 (22,0) = 673,400g 
 
- Peso da água + picnômetro + solo: W2 = Ww + Wp + Ws = 735,00g; 736,60g; 737,10g 
 
- Peso de solo seco: g
w
WhWs 383,99
100
621,01
100
100
(%)1
=
+
=
+
= 
 
- Peso específico da água (p/ T ºC): γw = 0,00000004 T3 - 0,000008 T2 + 0,00006 T + 0,9999 
(Equação utilizada para determinar o peso específico da água em função da temperatura) 
 
γw1 = 0,00000004 (38,5)3 - 0,000008 (38,5)2 + 0,00006 (38,5) + 0,9999 = 0,9926g/cm3 
γw2 = 0,00000004 (26,5)3 - 0,000008 (26,5)2 + 0,00006 (26,5) + 0,9999 = 0,9966g/cm3 
γw3 = 0,00000004 (22,0)3 - 0,000008 (22,0)2 + 0,00006 (22,0) + 0,9999 = 0,9978g/cm3 
 
- Peso específico real dos grãos: w
WsWW
Ws
Vs
Wss γγ ×+−== 21 
 
9926,0
383,9900,735008,671
383,99
1 ×+−=sγ = 2,788 g/cm
3 
9966,0
383,9960,736748,672
383,99
2 ×+−=sγ = 2,788 g/cm
3 
9978,0
383,9910,737400,673
383,99
3 ×+−=sγ = 2,779 g/cm
3 
 
Observar para que cada valor de peso específico determinado não difira da média em mais 
que 0,02 g/cm3. Caso isso ocorra desprezar esta leitura e fazer à média das demais. 
 
(2,788 – 2,785) = 0,003 < 0,02 Ok e (2,779 – 2,785) = - 0,006 < 0,02 Ok 
 
γs = (γs1 + γs2 + γs1) / 3 = (2,788 + 2,788 + 2,779) / 3 = 2,785 g/cm3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
21
2.6 Exercícios 
 
1) Uma amostra de solo seco tem índice de vazios e = 0,65 e peso específico real dos grãos γS 
= 25 kN/m3. (a) Determine seu peso específico natural (γ). (b) em seguida foi adicionada 
água a amostra até atingir o grau de saturação S = 60%. O valor do índice de vazios não 
mudou. Determinar o teor de umidade (w) e o peso específico natural (γ). 
 
2) Uma amostra de argila saturada, da cidade do México, tem o teor de umidade inicial de 
300%. Depois de adensada seu teor de umidade passa a ser 100%. Sabendo-se que peso 
específico real dos grãos é de 26,5 kN/m3, determinar seu peso específico aparente seco 
(γd) antes e depois do adensamento, e a variação de volume total da amostra de 28,137 cm3. 
 
3) Uma amostra de areia seca tendo um peso específico natural de 18,8 kN/m3 e uma 
densidade real dos grãos G = 2,7, é colocada na chuva. Durante a chuva o volume 
permaneceu constante, mas o grau de saturação cresceu 40%. Calcule o peso específico 
aparente úmido e o teor de umidade do solo após ter estado na chuva. 
 
4) Um solo saturado tem peso específico aparente natural igual a 19,2 kN/m3, e um teor de 
umidade de 32,5%. Determine o índice de vazios e a densidade real dos grãos. 
 
5) Uma jazida a ser empregada em uma barragem tem solo com peso específico seco γd médio 
de 17 KN/m3. Um aterro com 200.000 m3 deverá ser construído com um peso específico 
seco médio de 19 KN/m3. Foram determinadas as seguintes características do solo: teor de 
umidade igual a 10% e peso específico real dos grãos igual a 26,5 kN/m3. Determinar: (a) 
O volume do solo a ser escavado na jazida para se obter os 200.000 m3 para o aterro; (b) O 
peso do solo úmido a ser escavado, em toneladas; (c) O peso do solo seco a ser escavado, 
em toneladas. 
 
6) Deseja-se construir um aterro com material argiloso com uma seção de 21m2 e 10 Km de 
comprimento, com índice de vazios igual a 0,70. Para tanto será explorada uma jazida 
localizada a 8,6 Km de distância do eixo do aterro, cujos ensaios indicaram: índice de 
vazios (amostra indeformada) = 0,398, índice de vazios (amostra amolgada) = 0,802, teor 
de umidade = 30% e densidade real dos grãos = 2,6. Determinar: (a). Quantos metros 
cúbicos de material deverão ser escavados na jazida para construir o aterro; (b) Quantas 
viagens de caminhões caçamba de 6m3 de capacidade serão necessárias para executar o 
aterro. 
 
7) Serão removidos 220.000 m3 de solo de uma jazida. O solo seco tem “in situ”, ídice de 
vazios igual a 1,2. Solicita-se determinar: (a) Quantos m3 de aterro com índice de vazios = 
0,72 poderão ser construídos; (b) Qual o peso total do solo transportado, sabendo-se que a 
densidade dos grãos é de 2.7. 
 
8) Uma amostra de argila colhida em um amostrador de parede fina apresentou peso de 
158,3g, depois de seca em estufa a 105ºC durante 24 horas, seu peso passou de 108,3g. O 
volume da amostra era de 95,3 cm3 e o peso específico real dos grãos de 27,5 kN/m3. 
Determinar o teor de umidade, o volume da fase sólida, o volume da água, o grau de 
saturação e o peso específico aparente seco e submerso dessa argila. 
 
9) Uma amostra de areia no estado natural apresenta um teor de umidade igual a 12%, tem 
um índice de vazios de 0,29, pesa 900 g e o seu volume é igual a 450 cm3. Determinar o 
peso específico aparente seco e a densidade das partículas sólidas. 
 
Notas de Aula - Mecânica dos Solos 
 
 
22
10) De uma quantidade de solo W = 22 Kg e volume respectivo V = 12,2 litros, extrai-se uma 
pequena amostra, para qual determina-se: peso úmido de 70g, peso seco de 58g e peso 
específico real dos grãos de 2,67 g/cm3. Calcule: teor de umidade, peso dos sólidos, peso 
de água, volume dos sólidos, volume de vazios, índice de vazios, porosidade, grau de 
saturação, peso específico aparente natural, e agora admitindo-se que o solo esteja 
saturado, determine o teor de umidade e o peso específico saturado. 
 
11) Uma amostra de areia com volume de 2,9 litros, pesou 5,2 kg, Os ensaios de laboratório 
para a determinação da umidade natural, do peso específico real dos grãos forneceram os 
seguintes resultados: 
Umidade: - peso úmido = 7,79 g 
 - peso seco = 6,68 g 
 Peso específico real dos grãos: 
 - peso do picnômetro com água = 434,12 
 - peso do picnômetro com 35 g de solo e água até o mesmo nível = 456,21 g. 
Calcule para esta amostra: teor de umidade, peso específico real dos grãos, peso dos 
sólidos, peso de água, volume dos sólidos, volume de vazios, índice de vazios, porosidade 
e grau de saturação. 
 
12) O peso específico aparente natural de um solo é 1,75 g/cm3 e seu teor de umidade 6%. 
Qual a quantidade de água a adicionar, por metro cúbico de solo para que o teor de 
umidade passe a 13% (admitir