5ª Aula MS Índices Físicos dos Solos

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MECÂNICA DOS SOLOS
UFERSA-ANGICOS
2017.1
Índices Físicos dos Solos
O solo é um sistema descontínuo de partículas
no seu estado natural que aprresenta três fases;
Apresenta três fases como mostra a figura 1.
FIGURA 1: (a) ESQUEMA DA AMOSTRA DE SOLO EM QUE APARECEM AS TRÊS FASES TAL QUAL NA
NATUREZA (b) DIAGRAMA DAS FASES
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Índices Físicos dos Solos
Comportamento do Solo Quantidade
relativa de cada uma das três fases;
 Na engenharia prática, normalmente, mede-se o
volume total, a massa de água e a massa das
partículas minerais do solo.
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Índices Físicos dos Solos
 O solo apresenta:
Fase Sólida – Esqueleto Mineral
Fase Líquida – Poros que contém partículas de água
Fase Gasosa – Poros que contém partículas ou
moléculas de ar
mineral
ar ou
vapor
água
FIGURA 2: ESQUEMA DA AMOSTRA DE SOLO EM QUE APARECEM AS TRÊS FASES TAL QUAL NA NATUREZA
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Índices Físicos dos Solos
VOLUME TOTAL DO SOLO
VOLUME DE VAZIOS DO SOLO
LOGO:
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Índices Físicos dos Solos
 O peso total do solo é dado por:
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Índices Físicos dos Solos
O QUE SÃO OS ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS?
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Índices Físicos dos Solos
QUAL A IMPORTÂNCIA DO ESTUDO E DA
DETERMINAÇÃO DOS ÍNDICES FÍSICOS DO SOLO?
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Índices Físicos dos Solos
Os índices físicos dos solos, de acordo com sua
definição, correspondem as relações entre volumes e
pesos das três fases constituintes do solo, e os
mesmos são classificados em três grupos: Relações
entre volumes; Relações entre pesos e Relações entre
peso e volume.
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Relações entre os Volumes
Índice de Vazios ( )
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Relações entre os Volumes
Índice de Vazios ( )
É expresso em forma de número decimal, devendo
ser, obrigatoriamente, maior que zero no seu limite
inferior e não tem limite superior definido,
dependendo da estrutura do solo .
O índice de vazios representa uma das grandezas
mais importantes para caracterização do solo.
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Relações entre os Volumes
Porosidade (η)
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Relações entre os Volumes
OBS:
Tanto a Porosidade quanto o Índice de Vazios
indicam a porção relativa do volume de vazios em
uma amostra de solo.
Embora os dois termos sejam empregados em
Mecânica dos Solos, o mais utilizado é o Índice de
Vazios.
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Relações entre os Volumes
Grau de Saturação(S)
 O grau de saturação representa a porcentagem do
volume de vazios que está preenchido por água,
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Relações entre os Volumes
Grau de Saturação(S)
Este índice é importante no estudo das propriedades
físicas dos solos pela sua influência nas propriedades
de engenharia do solo.
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Relações entre os Volumes
Grau de Saturação(S)
E quanto ao grau de saturação o solo pode ser
classificado, segundo o IAEG (1979), como mostra a
Tabela 1.
TABELA 1: CLASSIFICAÇÃO DO SOLO QUANTO AO GRAU DE SATURAÇÃO
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Relações entre os Pesos
Teor de Umidade (h)
O teor de umidade é expresso em porcentagem,
podendo assumir valores entre 0% (solos secos) até
acima de 100% (solos orgânicos).
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ℎ =
𝑊𝑤
𝑊𝑠
100%
Relações entre os Pesos
Densidade Real dos Grãos ou Sólidos (Gs)
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Relações entre Pesos e Volumes
Peso Específico Aparente Natural ou Úmido (γ)
A magnitude deste índice físico dependerá da
quantidade de água presente nos vazios e dos grãos
de minerais predominantes, e é um índice utilizado no
cálculo dos esforços. Suas unidades são: g/cm³;
Kg/cm³; KN/m³ e t/m³.
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Relações entre Pesos e Volumes
Peso Específico Aparente Seco (γd)
 Esta relação acontece para a condição limite do
grau de saturação (limite inferior – S=0%),
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Relações entre Pesos e Volumes
Peso Específico Real dos Grãos ou Sólidos (γS)
De acordo com a ABNT/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:
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Relações entre Pesos e Volumes
Peso Específico da Água (γw)
Nos casos práticos, adota-se o valor do peso
específico da água como sendo 1g/cm³=10
KN/m³=1000 Kg/m³.
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Relações entre Pesos e Volumes
Peso Específico Submerso (γSUB)
O peso específico submerso ocorre quando a acamada
de solo está abaixo do nível do freático, sendo utilizado
para o cálculo de tensões.
para solo saturado
(S = 1)
para solo não saturado
( S=0)
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Correlações entre os Índices Físicos dos Solos
LABORATÓRIO CORRELAÇÕES
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Peso Específico Natural
Teor de Umidade
Peso Específico Real dos 
Grãos
Logo, há a possibilidade
de se fazer várias
correlações entre eles,
porém vamos apresentar
as principais que são:
CORRELAÇÃO ENTRE
O ÍNDICE DE VAZIOS E
A POROSIDADE
CORRELAÇÃO ENTRE PESO ESPECÍFICO, ÍNDICES DE VAZIOS, TEOR DE UMIDADE E PESO
ESPECÍFICO RELATIVO
Correlações entre os Índices Físicos dos Solos
Correlação entre o Índice de Vazios e a Porosidade
 Tanto o índice de vazios quanto a porosidade indica
a quantidade de vazios relativa ao volume de poros
do solo.
obs:Demonstração realizada no quadro
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Principais Correlações Existentes entre os Índices
Físicos dos Solos
Obtivemos no tópico anterior as principais
correlações entre os índices físicos dos solos, a tabela
2 mostra outras correlações que podem ser obtidas
para o peso específico aparente natural ou úmido,
peso específico aparente seco e peso específico
saturado.
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TABELA 2: VÁRIAS CORRELAÇÕES ENTRE O PESO ESPECÍFICO APARENTE NATURAL OU ÚMIDO, 
PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO E O PESO ESPECÍFICO SATURADO
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Determinação do Peso Específico Real dos Grãos
 O peso específico real dos grãos 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 4,8 mm – Determinação
de massa específica dos sólidos.
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Determinação do Peso Específico Real dos Grãos
O ensaio compara o peso de um picnômetro
contendo água destilada até a mesma marca de
calibração (W1) com o peso do mesmo picnômetro
contendo solo e água (W2) até a mesma marca, e se
determina 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.
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Determinação do Peso Específico Real dos Grãos
O peso específico real dos grãos é calculado de
acordo com a expressão:
FIGURA 3: ESQUEMA DO CÁLCULO DO PESO ESPECÍFICO REAL DOS GRÃOS
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Determinação do Teor de Umidade
1. Toma-se uma cápsula com peso conhecido (Wc);
2. Seleciona-se uma porção de amostra 
representativa (aproximadamente 50g);
3. Coloca-se a amostra na cápsula e pesa-se o 
conjunto (Wc+W);
4. Seca-se em estufa o conjunto até a constância do 
peso;
5. Pesa-se novamente o conjunto (Wc+W). 
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Determinação do Teor de Umidade
O teor de umidade é calculado de acordo com a expressão:
Onde: 
W é o peso total da amostra
Ws é peso seco
Ww é o peso da água
Wc é o peso da cápsula
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