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15/08/2014 1 A2 Origem e formação dos solos e outros tópicos Definições preliminares. Origem e formação dos solos. Composição; fases constituintes e índices físicos. Textura, forma e estrutura dos solos. Plasticidade e consistência dos solos. Sistemas de classificação de solos. Compactação dos solos. Hidráulica dos solos. Tensões geostáticas e propagação de tensões. Adensamento e recalque. Resistência ao cisalhamento. Comportamento de materiais argilosos. Comportamento de materiais arenosos. 15/08/2014 2 Os solos são principalmente classificados em engenharia pela sua: Terminologia de acordo com a textura do solo granulometria compacidade consistência plasticidade Diz-se que um solo tem coesão quando tem capacidade de formar torrões. Diz-se que um solo tem plasticidade quando tem capacidade de ser moldado. Dependendo da origem, os solos podem ser residuais e sedimentares A capacidade de transporte dos agentes determina o tamanho das partículas e a homogeneidade dos solos transportados. Exemplo: Um curso d’água que tenderá a selecionar o tamanho das partículas depositadas. Assim, próximo da cabeceira, em que a velocidade das águas é maior, devem depositar-se os grãos mais grossos, e as partículas mais finas poderão ser transportadas a longas distâncias, até que a velocidade da água diminua consideravelmente, e permita que haja deposição. Dessa forma, os depósitos de solos transportados apresentam geralmente maior homogeneidade no tamanho das partículas constituintes, o que ocorre nos solos residuais , nos quais aparece uma grande variedade de tamanho das partículas. 15/08/2014 3 Solos orgânicos São formados pela mistura de restos de organismos com sedimentos preexistentes. A ocorrência de solos orgânicos se dá em locais bem característicos, tais como as áreas adjacentes aos cursos d’água, manguezais e depressões continentais. OBS: Por sua característica orgânica, tem índice de vazios alto e por serem de sedimentação recente, possuem baixa capacidade de suporte e considerável compressibilidade. Em algumas formações ocorre uma importante concentração de folhas e caule, formando as turfas (solo turfoso). São materiais extremamente deformáveis e recalcáveis. Tamanho e formas das partículas: Em função dos agentes de intemperismo e de transporte, os depósitos de solos podem estar constituídos de partículas de diversos tamanhos. - Em termos qualitativos, deve-se frisar que o intemperismo físico (desintegração) é capaz de originar partículas de tamanhos até cerca de 0,001mm. - Somente o intemperismo químico (decomposição) é capaz de originar partículas com diâmetro menor que 0,001mm. 15/08/2014 4 Classificação dos solos de acordo com a granulometria segundo a ABNT: a) Pedregulho: - b) Areia: - - 4,8mm < Ø < 76mm - Granulação grossa - Sem coesão; - Sem plasticidade. - 0,05mm < Ø < 4,8 mm - Granulação grossa - Sem coesão; - Sem plasticidade; - Constituída basicamente de quartzo. Classificação dos solos de acordo com a granulometria segundo ABNT: c) Silte: - d) Argila: - Obs: As argilas são constituídas de pequenos minerais cristalinos que podem ser divididos em 3 grupos principais: caolinitas, montmorilonitas, ilitas. - 0,005mm < Ø < 0,05mm - Granulação fina - Com pouca coesão ( forma torrões de fácil desagregação). - Ø < 0,005 mm - Granulação fina - Alta coesão; - Grande plasticidade. 15/08/2014 5 Pedregulhos: são acumulações incoerentes de fragmentos de rocha, com dimensões entre 2 mm a 60 mm e normalmente são encontrados em grandes extensões, nas margens dos rios e em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios. Areias: têm origem semelhante à dos pedregulhos, entretanto, as suas dimensões variam entre 2 mm e 0,06 mm. As areias são ásperas ao tato, e, estando isenta de finos, não se contraem ao secar, não apresentam plasticidade e comprimem-se, quase instantaneamente, ao serem carregadas. Siltes: Os siltes são solos de granulação fina que apresentam pouca ou nenhuma plasticidade. Um torrão de silte seco ao ar pode ser desfeito com bastante facilidade (baixa resistência). É formado por partículas com diâmetro entre 0,002 mm e 0,06 mm. Argilas: são solos de granulação muito finas que apresentam características marcantes de plasticidade e elevada resistência, quando secas. 15/08/2014 6 American Society for Testing Materials. Massachusetts Institute of Technology American Association for State Highway and Transportation Officials Análise granulométrica de Solos ABNT NBR 7181/1984 Realizada em laboratório e, sinteticamente, consiste em: - Peneiramento grosso: partículas mais “grossas” que ficam retidas na #10 (peneira de malha 2mm). - Peneiramento fino: utiliza-se cerca de 120g de partículas “menores” que passaram na #10 e ficaram retidas na #200 (malha 0,075mm). - Sedimentação: utiliza de 50 a 100g do material que passou na #200. 15/08/2014 7 Curva granulométrica Peneiramento Grosso e Fino Conjunto de peneiras 15/08/2014 8 Sedimentação ROCHAS E SOLOS – ABNT NBR 6502/1995 Norma que define os termos relativos aos materiais da crosta terrestre, rochas e solos, para fins de engenharia geotécnica de fundações e obras de terra. Fração de Solo DIMENSÕES BLOCO DE ROCHA Superior a 1m MATAÇÃO Entre 200 mm e 1m PEDRA DE MÃO Entre 60mm e 200 mm PEDREGULHO Entre 2mm e 60mm AREIA GROSSA Entre 2mm e 0,6mm AREIA MÉDIA Entre 0,6mm e 0,2mm AREIA FINA Entre 0,2mm e 0,06mm SILTE Entre 0,002mm e 0,06mm ARGILA Inferior a 0,002mm 15/08/2014 9 2. Tabela de Identificação dos solos ( visual e táctil dos solos). Tipos de solos Procedimento e características Areia e solos arenosos Tato áspero, observação visual incoerente. Areias finas , siltes, areias siltosas, ou pouco argilosas. Tato – pequena resistência do torrão seco(esfarela facilmente), torrão seco desagrega rapidamente, quando submerso; dispersão em água (sedimenta rápido e a água permanece turva, por pouco tempo). Argilas e solos argilosos (com pouca areia e silte). Tato – (úmidos: saponáceos; secas: farinhosas); torrão seco bastante resistente, e não desagrega quando submerso; plasticidade; mobilidade da água intersticial. Turfas e solos turfosos (solos orgânicos). Cor: geralmente cinza, castanho-escuro; preta; partículas fibrosas, cheiro característico de matéria orgânica em decomposição; inflamáveis, quando secos, e de pouca a média plasticidade. O solo é composto por grande número de partículas, com dimensões e formas variadas, que formam o seu esqueleto sólido. Esta estrutura não é maciça e por isso não ocupa todo o volume do solo. Ela é porosa e, portanto, possui vazios. Esses vazios podem estar totalmente preenchidos por água (solo saturado), podem estar completamente ocupados pelo ar (solo seco) ou com ambos, que é a forma mais comum na natureza. Propriedades físicas dos solos 15/08/2014 10 Partículas ou grãos Fase sólida Ar Fase gasosa Água Fase líquida AR + ÁGUA = VAZIOS Por isso, de modo geral, dizemos que os solos são compostos por três fases: sólida, água e ar. Compressão = redução de vazios pelo rearranjo dos grãos. Cisalhamento = maior ou menor dificuldade dos grãos se rearranjarem devido à coesão e o atrito das partículas. 15/08/2014 11 A água contida no solo pode ser classificada em: 1. Água de constituição: faz parte da estrutura molecular da parte sólida. 2. Água adesiva: película de água que está eletricamente ligada à partícula. 3. Água higroscópica: permanece num solo seco ao ar livre. 4. Água livre: preenche os vazios do solo. 5. Água capilar: sobe além da superfície livre de água pelos canais finos deixados pelas partículas sólidas. Obs:as águas - higroscópicas, livre e capilar - evaporam na estufa; as de constituição e as adesivas não evaporam. Índices Físicos Os índices físicos são relações entre diversas fases, em termos de massas (pesos) e volumes, os quais procuram caracterizar as condições físicas em que um solo se encontra. As três relações de volumes mais utilizadas são: porosidade, o índice de vazios e o grau de saturação. 1. A porosidade (N) é definida pela relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra. 2. Índice de vazios (e) é definido pela relação entre o volume de vazios e o volume de sólidos. 3. Grau de saturação (S) representa a relação entre o volume de água e o volume de vazios.
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