NOTAS DE AULA GEOTECNIA

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Notas de aula - Geotecnia 
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GEOTECNIA 
Geotecnia é a ciência que lida com todos os fenômenos que influenciam o 
comportamento dos solos e rochas para fins de Engenharia. Num sentido amplo, 
solo são todos os materiais terrosos, inorgânicos e orgânicos que ocorrem sobre 
a crosta rochosa da terra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O conhecimento básico da Geotecnia está inserido nos conteúdos da Mecânica 
dos Solos, da Mecânica das Rochas, e da Geologia de Engenharia. 
 
 
 
 
 MECÂNICA DOS SOLOS 
 
GEOTECNIA MECÂNICA DAS ROCHAS 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
GEOTECNIA = GEO + TECNIA 
 
 
 
CROSTA 
 TERRESTRE 
TECNICA 
 
Crosta ou Litosfera 
(35 a 50km) 
Manto 
 
Núcleo 
Curiosidade: Se a terra fosse reduzida ao tamanho de uma laranja, a crosta 
seria mais fina que 1mm. 
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A Mecânica dos Solos procura prever o comportamento de maciços terrosos 
quando sujeitos a solicitações provocadas por obras de engenharia (fundação, 
escavação, aterros, túneis etc) ou efeitos da natureza (escoamento de água). 
A Mecânica das Rochas lida com a aplicação do comportamento mecânico das 
rochas e maciços rochosos frente aos campos de forças, pelos quais estão 
sujeitos ou pressionados. 
A Geologia de engenharia estabelece uma relação íntima entre a engenharia e a 
geologia na solução de projetos uma vez que os solos são dotados de uma 
fantástica memória, registram tudo que já aconteceu no passado e isso afeta 
fortemente seu comportamento no presente. 
 
DESENVOLVIMENTO DA MECÂNICA DOS SOLOS 
Trabalhos marcantes sobre o comportamento dos solos já foram desenvolvidos 
em séculos passados como: 
Coulomb,1773 – determinou um modelo matemático referente à estabilidade de 
uma massa de terra, admitindo os solos como massa ideais e atribuindo 
propriedades de material homogêneo; 
Darcy,1856 – estabeleceu sua lei para escoamento da água através das areias; 
Rankine, 1856 – desenvolveu um método para estimar a pressão contra um 
muro de arrimo. 
Entretanto, um acúmulo de insucessos em obras de engenharia no início do 
século XX mostrou a necessidade de revisão dos procedimentos de cálculos 
uma vez que não se podia aplicar aos solos leis teóricas de uso corrente em 
projetos que envolviam materiais mais bem definidos, como o aço e o concreto. 
Em 1925 Karl Terzaghi publicou o livro “Erdbaumechanik” que se tornou um 
marco decisivo na nova orientação a ser seguida no estudo do comportamento 
dos solos, como um sistema constituído por uma fase sólida granular e uma fase 
fluida. 
Reconhecido internacionalmente como fundador da Mecânica dos Solos, seus 
trabalhos identificando o papel das pressões na água no estudo das tensões no 
solo e a apresentação da solução matemática para a evolução dos recalques em 
argilas com o tempo após o carregamento, são reconhecidos como o marco 
inicial desta nova ciência de Engenharia. 
Em 1950 é fundada a Associação Brasileira de Mecânica dos solos e 
Engenharia Geotécnica (ABMS), afiliada à Associação Internacional de 
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Mecânica dos solos e Engenharia de Fundações (IASSMEF) e realiza a cada 
quatro anos um Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos. 
Costa Nunes apresentou importante contribuição com sua criação, pioneira no 
mundo, de estruturas de contenção ancoradas em solos. Graças e este tipo de 
obra foi possível a recuperação das encostas do Rio de Janeiro, quando em 
1966, após um período de chuvas intensas, ocorreram grandes deslizamentos. 
 
NATUREZA SINGULAR DOS SOLOS E ROCHAS 
Os solos são altamente heterogêneos, isto é, suas características e 
propriedades podem variar amplamente, de ponto para ponto, dentro de uma 
mesma camada. 
O comportamento dos solos e materiais rochosos in-situ é muitas vezes 
governado e controlado por juntas, fraturas, camadas fracas etc. Nem sempre os 
ensaios de laboratório e os métodos de análise podem reproduzir e considerar 
essas singularidades. 
Muitas das teorias disponíveis para análise do comportamento mecânico dos 
materiais admitem que os materiais são homogêneos, isótropos e obedecem a 
leis lineares de tensão-deformação. 
O aço é dito ser um material elástico linear, as relações tensão-deformação são 
dadas pela lei de Hooke. 
 
 
 
 
 
 
A aplicação desse modelo a solos apresenta várias limitações e só pode ser 
feita para níveis muito baixo de tensão, isto é, no início da curva de tensão-
deformação, quando o fator de segurança é ainda muito alto. 
A grande vantagem do modelo é a simplicidade de cálculos em relação a 
qualquer outro, e ele é o único para o qual se dispõe de soluções fechadas. Fora 




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do modelo elástico-linear, as análises de tensão e deformação são feitas por 
métodos numéricos, como dos elementos finitos, através de computadores. 
Por ser altamente empírica a Engenharia Geotécnica se aprimora pela 
experiência, pela observação e análise do comportamento da obra. Em 
conseqüência, o engenheiro geotécnico precisa desenvolver uma “sensibilidade” 
com relação ao comportamento dos solos e rochas, antes de projetar uma 
fundação econômica ou construir uma estrutura segura. 
ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS 
Todos os solos se originam da decomposição das rochas que constituíam 
inicialmente a crosta terrestre devido a agentes físicos, químicos e biológicos, 
chamados agentes de intemperismo. 
ROCHA  INTEMPERISMO  SOLO 
Na engenharia, é conveniente definir rocha como aquilo que é impossível 
escavar manualmente, que necessite de explosivo para seu desmonte. 
Chamamos de solo, a rocha já decomposta ao ponto granular e passível de ser 
escavada apenas com auxílio de pás, picaretas ou escavadeiras. 
As rochas são agregados naturais formados por um ou mais minerais que 
constituem a crosta da Terra. 
 
 
Mármore – Formado por apenas um mineral (Calcita) 
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 (a) (b) (c) (d) 
Granito – Formado por vários minerais como: Feldspato(a),Plagioclásio(b), Biotita(c) e 
quartzo(d). 
Mineral é um corpo natural sólido e cristalino formado em resultado da 
interacção de processos físico-químicos em ambientes geológicos. Cada mineral 
é classificado e denominado não apenas com base na sua composição química, 
mas também na estrutura cristalina dos materiais que o compõem. 
Em resultado dessa distinção, materiais com a mesma composição química 
podem constituir minerais totalmente distintos em resultado de meras diferenças 
estruturais na forma como os seus átomos ou moléculas se arranjam 
espacialmente (como por exemplo a grafita e o diamante). 
 
 
 (a) (b) 
Estrutura molecular tetraédrica do Diamante (a) e laminar da Grafita (b). 
 
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É a estrutura molecular dos diamantes que os torna tão duros. O diamante está 
organizado em uma estrutura cristalina tridimensional em que cada átomo liga-
se a outros 4 formando uma unidade tetraédrica. 
O grafite, por outro lado, se conectam em forma de anéis, onde cada átomo é 
apenas ligado a um outro átomo, não há ligação entre uma camada e a outra, 
fazendo com que uma camada possa deslizar facilmente em relação às 
camadas adjacentes e isto os torna um dos minerais mais macios. 
 
Quanto a composição química dos principais minerais componentes do solo, 
grupamo-los em: 
 
Apenas 4 elementos constituem cerca de 90%da terra: ferro, oxigênio, silício e magnésio. 
Observe que o oxigênio, o silício e o alumínio, sozinhos, formam mais de 80%da Crosta. 
 
Silicatos 
Feldospato, mica, quartzo, serpentina, clorita, talco 
Compostos de oxigênio e silício 
Óxidos 
hematita, magmetita, limonita 
Compostos de oxigênio com elementos metálicos 
Carbonatos 
calcita , dolomita 
Compostos de íons de carbonato ligados a cálcio ou magnésio 
ou ambos 
Sulfatos 
gesso, anidrita 
Compostos de enxofre com elementos metálicos 
Minerais 
argílicos 
caulita, ilita e montmorilonita (expansiva) 
Possuem estrutura cristalina frágil que se torna esponjosa 
mediante a fácil absorção de água. 
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Exemplos de minerais. 
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As propriedades físicas de maior interesse de um grão mineral para o 
engenheiro são: 
 
Quanto à gênese as rochas são classificadas em três grandes grupos: 
 
 
Tipos de rocha quanto a sua formação. 
Coeficiente 
de atrito 
O coeficiente de atrito entre partículas de solo é a única fonte 
significativa da estabilidade de obras de terra. Sem o atrito os 
solos se comportam como um líquido pesado. 
Densidade 
Uma medida padrão da densidade é a gravidade específica, que 
é o peso do mineral no ar, dividido pelo peso de um volume 
igual de água pura a 40C. 
Fornece uma idéia sobre a mineralogia do material e possibilita 
cálculos que correlacionam vários parâmetros do solo. 
Dureza 
A dureza de um grão está ligada à sua resistência à abrasão 
(risco) e reflete a força das ligações químicas, quanto mais forte 
a ligação maior a dureza. 
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Ígneas 
Formadas pelo resfriamento e endurecimento (solidificação) do 
magma. O magma é o material em estado de fusão no interior 
da terra podendo atingir a superfície por meio de fenômenos 
vulcânicos, sob a forma de lava (Extrusivas ou Vulcânicas – 
Basaltos). Quando não é possível romper as camadas 
superiores da crosta seu resfriamento ocorre internamente 
(Intrusivas - Granitos). 
 
As formas mais comuns das formações geológicas ígneas 
brasileiras tem as seguintes características: 
Sills – Camadas de rochas de forma tabular, em posição 
horizontal proveniente de um magma que penetrou nas 
camadas de rocha encaixante. 
Diques – Quando o magma penetra na crosta de maneira 
perpendicular ou oblíqua aos extratos. 
Batólitos – Grandes massas magmáticas consolidadas 
internamente, de constituição granítica. 
Derrame – Corpos magmáticos superficiais, de forma tabular. 
 
 Basalto Granito 
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Sedimentares 
Formadas pela deposição, em regiões de topografia baixa, de 
materiais transportados provenientes da erosão da crosta 
terrestre. Havendo acúmulo, as pressões que promovem a 
compactação e consolidação do material depositado, há a 
formação de uma rocha sedimentar. (Ex. folhelhos, arenito, 
calcários) 
 
 
Folhelhos 
 
 Arenitos 
A maioria das rochas encontradas na superfície terrestre é 
sedimentar. Todavia, 95% do volume da crosta continental 
corresponde à rochas cristalinas, ou seja, ígneas e 
metamórficas. 
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Metamórficas 
Formadas quando altas temperaturas e pressões das 
profundezas da terra atuam em qualquer tipo de rocha para 
mudar sua mineralogia, textura e composição química embora 
mantendo sua forma sólida. Pode ocorrer tanto a recristalização 
dos minerais preexistentes como a formação de novos minerais. 
Devido às condições dos esforços dirigidos numa determinada 
direção a textura resultante apresenta xistosidade caracterizada 
pelo paralelismo de todos ou alguns minerais. (Ex. ardósia, 
gnaisse) 
 
 Gnaisse Ardósia 
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Alguns cristais comuns em rochas ígneas, sedimentares e metamórficas: 
 
Rochas ígneas Rochas Sedimentares Rochas Metamórficas 
Quartzo* Quartzo* Quartzo* 
Feldospato* Feldospato* Feldospato* 
Mica* Argilominerais* Mica* 
Piroxênio* Calcita Piroxênio* 
Anfibólio* Dolomita Granada* 
Olivina* Gipsita Estaurolita* 
 Halita Cianita* 
O asterisco indica que o mineral é um silicato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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O CICLO DAS ROCHAS 
 
As rochas terrestres não constituem massas estáticas. Elas fazem parte de um 
planeta cheio de dinâmica (variações de temperatura e pressão, abalos sísmicos 
e movimentos tectônicos). Da mesma forma, as atividades de intemperismo 
causam constantes alterações sobre as rochas. 
 
As rochas ígneas superficiais da Terra (A) sofrem constante intemperismo, e 
lentamente reduzem-se em fragmentos (B), incluindo tanto os detritos sólidos da 
rocha original como os novos minerais formados durante o intemperismo. Os 
agentes de transporte redistribuem o material fragmentado sobre a superfície, 
depositando-o como sedimentos, que se transformam em rochas sedimentares 
(C). Estas, por aumento de pressão e temperatura geram as rochas 
metamórficas (D). Aumentando a pressão e a temperatura até determinado 
ponto, ocorrerá fusão parcial e novamente a possibilidade de formação de uma 
nova rocha ígnea (E), dando-se início a um novo ciclo. 
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INTEMPERISMO E EROSÃO 
Intemperismo é o conjunto de processos devido à ação de agentes 
atmosféricos e biológicos que ocasionam a desintegração (fragmentação física) 
e a decomposição química dos minerais das rochas. Didaticamente os 
processos são divididos em duas categorias: intemperismo físico e intemperismo 
químico. Deve-se ressaltar, contudo que na natureza todos esses processos 
tendem a acontecer ao mesmo tempo, de modo que um tipo de intemperismo 
auxilia o outro no processo de transformação rocha-solo. 
A erosão é o conjunto de processos que desagregam e transportam os 
materiais e depositam-no em outro lugar. 
O intemperismo e a erosão são processos geológicos importantes uma vez que 
modelam a superfície terrestre e alteram os materiais rochosos em sedimentos 
formando os solos. 
INTEMPERISMO 
X 
EROSÃO 
A intemperização das rochas é provocada por 
agentes essencialmente estáticos (variação da 
temperatura, congelamento da água, reações 
químicas) enquanto a erosão é a remoção e 
transporte de materiais por meio de agente 
dinâmicos (água dos rios, enxurradas, vento, 
etc.) 
 
TIPOS DE INTEMPERISMO: FÍSICO E QUÍMICO 
O intemperismo físico ocorre quando a rocha é reduzida a fragmentos 
menores sem alterar a sua composição mineralógica. Pode ser causado por 
qualquer um dos seguintes agentes atuando num período de tempo significativo. 
 Variação da temperatura 
As rochas são formadas por minerais com diferentes coeficientes de dilatação 
térmica. As variações de temperatura fazem com que os minerais 
impossibilitados de se dilatarem e contraírem gerem tensões internas nas 
rochas. Devido ao aquecimento diurno e resfriamento noturno durante séculos e 
séculos ocorre então a fadiga desses minerais sendo facilmente desagregados e 
reduzidos a pequenos fragmentos. 
 Congelamento da água 
A água pode penetrar em fraturas, fendas ou diáclases que são zonas de 
fraqueza das rochas. O congelamento da água no interior desses vazios 
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provocará um aumento de seu volume em cerca de 10%, exercendo uma força 
expansível considerável nas paredes das fendas. A repetição contínua de 
congelar e descongelar alarga as fendas, a rocha afrouxa-se e desagrega-se., 
formando lascas ou blocos de tamanhosvariados. A atividade destrutiva é tanto 
maior quanto maior for o número de poros preenchidos pela água. 
 Cristalização de sais 
As águas existentes na natureza contêm sais dissolvidos. Tais águas podem se 
infiltrar pelas descontinuidades das rochas e, ao evaporarem, deixar nestas 
fendas, sob forma de cristais, os sais que antes estavam dissolvidos. Ao 
cristalizarem-se dentro das fendas estas tendem a ser aumentadas, graças ao 
esforço de crescimento dos cristais. A repetição secular deste fenômeno faz com 
que as rochas se desagreguem lentamente. 
 Ação física de vegetais 
A pressão de crescimento das raízes vegetais pode provocar a desagregação de 
uma rocha, desde que esta possua fendas por onde penetrem as raízes e a 
resistência oferecida pela rocha não seja muito grande. 
EXEMPLOS DE PROCESSOS DE INTEMPERISMO FÍSICO 
 
 
 
 
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O intemperismo químico se caracteriza pela ação de agentes que atacam a 
rocha, modificando sua constituição mineralógica ou química. 
A água é o principal agente, pois as águas de infiltração contêm substâncias 
agressivas que atacam os minerais das rochas através de reações químicas. 
A água da chuva contém os gases do ar dos quais os mais importantes para o 
intemperismo são o oxigênio e gás carbônico. 
As raízes das plantas emitem dióxido de carbono e fabricam ácidos húmicos que 
torna os solos ácidos. A água das chuvas ao atravessar estes solos carrega o 
ácido húmico que reagirá com as rocas provocando sua decomposição. 
Os principais agentes da intemperização química podem ser classificados em 
função da natureza da reação predominante no processo de decomposição. 
 
 
 
 
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 Oxidação 
É um dos primeiros fenômenos a ocorrer na decomposição das camadas 
superficiais do subsolo, pela ação oxidante do oxigênio e gás carbônico 
dissolvidos na água. Os elementos mais suscetíveis de oxidação durante o 
intemperismo são carbono , nitrogênio, fósforo, ferro, manganês e os compostos 
de enxofre pela formação de ácido sulfúrico (H2SO4), agente poderoso na 
decomposição das rochas. 
Ex: (Pirita) FeS2 + O2 + H2O = FeO(OH) Goethita 
 
 
 Hidrólise 
Dentre os processos de decomposição química a hidrólise é a que se reveste de 
maior importância, porque é o mecanismo que leva a destruição dos silicatos, 
que são os compostos químicos mais importantes da litosfera. 
 
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 Hidratação 
Pela hidratação a água é incorporada, passando a fazer parte da estrutura 
cristalina do mineral. Alguns minerais quando hidratados sofrem expansão, 
levando ao fraturamento da rocha. 
Ex: Anidrida + H2O = Gipsita 
 
 Carbonatação 
O ácido carbônico é o responsável por este tipo de intemperismo. É mais 
acentuado em rochas calcáreas pela diferença de solubilidade entre o calcário 
(CaCo3) e o bicabornato de cálcio formado durante a reação. 
 
 
 
 Decomposição químico-biológica 
Os primeiros atacantes de uma rocha exposta às intempéries são bactérias e 
fungos microscópios. Organismos como os liquens, as algas e musgos 
 
 
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segregam gás carbônico, nitratos, ácidos orgânicos que incorporados às 
soluções aquosas que atravessam o solo, atingindo as rochas inferiores, em vias 
de sofrer um ataque químico. 
FATORES QUE REGEM O INTEMPERISMO 
Os agentes do intemperismo, sejam físicos ou químicos, trabalham 
simultaneamente e a ação predominante de um ou de outro depende de fatores 
que propiciam a maior ação de um ou de outro. Tais fatores são: 
 Clima 
Conforme estudamos anteriormente, a água é um fator fundamental no 
desenvolvimento do intemperismo químico da rocha. Deste modo, regiões com 
alto índices pluviométricos e altos valores de umidade relativa do ar tendem a 
apresentar a predominância de intemperismo químico, o contrário ocorrendo em 
regiões de clima seco. 
 Topografia 
Quanto maior for a declividade do terreno maior será a facilidade de remoção da 
camada de solo superficial, capa protetora das rochas, seja por gravidade ou 
escoamento superficial das águas pluviais. 
 Tipo de rocha 
O tipo de rocha influi na ação da intemperização de acordo com as resistências 
que cada tipo de rocha pode oferecer tanto à intemperização física quanto à 
química. Essas resistências diferenciadas dependem não só da composição 
mineralógica como também da porosidade e grau de fraturamento. 
 Ação da vegetação 
As vegetações, através de suas raízes, inibem a remoção da camada superficial 
dos solos fazendo com que estes atuem como uma capa protetora para as 
rochas que ainda não sofreram intemperização. 
 
CLASSIFICAÇÃO DO SOLO QUANTO A SUA FORMAÇÃO 
Os solos são divididos em dois grandes grupos, sedimentares e residuais, a 
depender da existência ou não de um agente de transporte na sua formação. 
 
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SOLOS RESIDUAIS (“IN SITU”) 
São solos que permanecem no local de decomposição da rocha. Para que eles 
ocorram é necessário que a velocidade de decomposição da rocha seja maior 
do que a velocidade de remoção do solo por agentes externos. 
Como a ação das intempéries se dá, em geral, de cima para baixo, as camadas 
superiores são, via de regra mais trabalhadas dos que as inferiores. Desta forma 
os solos residuais podem ser subdivididos, conforme a zona de intensidade de 
intemperismo, em horizontes que se organizam da superfície para o fundo, com 
uma transição gradativa entre eles. 
 
As regiões de clima tropicais, como o Brasil, são favoráveis a degradações mais 
rápidas da rocha, razão pela qual há uma predominância de solos residuais 
nestas regiões. 
SOLOS TRANSPORTADOS (SEDIMENTARES) 
Os solos transportados ou sedimentares são aqueles que foram levados ao seu 
local atual por algum agente de transporte e lá depositado. Sua classificação é 
função do agente de transporte predominante. Suas principais classes são: 
coluviões, aluviões, eólicos, glaciais e orgânicos. 
 
 
 
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 Coluviões 
 
Os solos coluvionares são formados pela ação da gravidade produzidos por 
movimentos de massa lentos, do tipo rastejo, ou rápidos, como os 
escorregamentos, processos que restringem a ocorrência de colúvios à regiões 
de topografia acidentada ou, ao menos, colinosa. 
Além de serem homogêneos, os coluviões são sempre muito porosos, dando 
origem a solos bem drenados, facilmente colapsíveis com a saturação e o 
carregamento. Na região Sul, mais úmida, o colapso ocorre com o carregamento 
e, no Nordeste, com clima seco, somente a saturação é suficiente para provocar 
o colapso 
Os tálus são formados pelo mesmo processo de transporte por gravidade, em 
encostas, que produz os coluviões, diferenciando-se pela presença ou 
predominância de blocos de rocha. A presença desses blocos de rocha exige 
solos pouco espessos na fonte, o que restringe a ocorrência de tálus ao sopé de 
encostas de forte declividade ou, então, ao pé de escarpas rochosas. 
 
Os corpos de tálus, em muitos casos, apresentam-se saturados e submetidos a 
lentos deslocamentos. Esses deslocamentos podem ser acelerados, tornando 
muito difícil a contenção do movimento, quando se procede a uma intervenção, 
um corte, por exemplo, na parte inferior ou pé do corpo de tálus. Um tipo 
particular de tálus, que ocorre em regiões de topografia muito acidentada, é o 
tálus de recobrimento, constituído por blocos de rocha soltos que capeiam a 
superfície do terreno. 
 
 
 
 
 
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 Aluviões 
 
São solos resultantes do transporte pela água e sua textura dependeda 
velocidade da água no momento da deposição, sendo freqüente a ocorrência de 
camadas granulométricas distintas, devidas as diversas épocas de deposição. 
Quanto maior a velocidade, maior será o diâmetro da partícula que a água 
poderá transportar em suspensão. 
Os materiais transportados sedimentam-se em ordem decrescente de seus 
diâmetros, ou seja, inicialmente as camadas de pedregulho são depositadas 
seguidas das areias, siltes e argilas. Desta forma, nota-se que as partículas 
menores serão transportadas até locais onde a velocidade diminua, permitindo o 
processo de sedimentação. 
Os solo aluvionares podem ser classificados em: solos marinhos (águas dos 
oceanos e mares), solos fluviais (águas dos rios), solos pluviais (água das 
chuvas) e solos glaciais (geleiras). 
 Eólicos 
O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos de solo. A força do 
vento seleciona muito mais do que a água os pesos dos grãos que podem ser 
transportados. Isso implica na uniformidade dos grãos dos depósitos eólicos. 
Como os grãos maiores e mais pesados não podem ser transportados, e as 
argilas têm seus grãos unidos pela coesão, formando torrões dificilmente 
levados pelo vento, a ação do transporte do vento se restringe ao caso das 
areias finas ou siltes. Em virtude do atrito constante entre as partículas, os grãos 
de solo transportados pelo vento geralmente possuem forma arredondada. 
As dunas são exemplos comuns de solos eólicos brasileiros. A formação de uma 
duna se dá inicialmente pela existência de um obstáculo ao caminho natural do 
vento, o que diminui sua velocidade e resulta na deposição de partículas de 
solo. 
 
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 Glaciais 
São formados pelas geleiras pela ação da gravidade. Sua formação ocorre pelo 
movimento de gelo das regiões superiores para as inferiores. Nesse movimento 
gravitacional, ocorre o transporte de partículas de solo e rocha. Quando ocorre o 
degelo, esses detritos acabam de depositando no terreno. Variados tamanhos 
de partículas são transportados. Assim, os solos formados são bastante 
heterogêneos com granulometrias que variam de grandes blocos de rocha até 
materiais com granulometria fina. 
 
 Orgânicos 
Formados pela impregnação do solo por sedimentos orgânicos preexistentes, 
em geral misturados a restos de vegetais e animais. O produto final é um 
material escuro que impregna os grãos do solo, denominado húmus, 
relativamente estável e facilmente carregado pela água. Dessa forma, sua 
ocorrência se dá apenas em solos finos (argilas e siltes) e em menor escala nas 
areias finas. 
As turfas são solos fibrosos resultantes da concentração de folhas, caules e 
troncos de florestas. É um tipo de solo extremamente deformável com elevada 
permeabilidade que permite que os recalques devido às ações externas ocorram 
rapidamente. 
Sob o ponto de vista da engenharia, os solos orgânicos apresentam 
características indesejáveis, destacando-se sua elevada compressibilidade e 
alta capacidade de absorção de água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONSTITUIÇÃO DOS SOLOS 
Os solos são constituídos por um conjunto de partículas sólidas que se tocam e 
vazios que se interconectam (poros) podendo estar parcialmente ou totalmente, 
preenchidos por água. Os poros não ocupados por líquido poderão conter ar ou 
gás. 
Como o volume total ocupado por uma massa de solo inclui, normalmente, 
materiais nos três estados da matéria – sólido, líquido e gasoso – diz-se que o 
solo é um sistema trifásico. E seu comportamento vai depender da quantidade 
relativa de cada uma das três fases. 
 
A fase gasosa (ar, vapor d’água) é importante em problemas de deformação de 
solos e é bem mais compressível que as fases sólidas e líquidas. 
A fase líquida (água) se apresenta de várias formas no solo, entretanto é difícil 
isolar os estados em que se apresenta no interior do solo. A água contida no 
solo pode ser classificada em: 
 
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 Água livre: Preenche todos os vazios do solo. Pode estar em equilíbrio 
hidrostático ou fluir sob ação da gravidade; 
 
 Água Capilar: É a água que se sobe pelos interstícios capilares deixados 
pelas partículas sólidas, oriundas da superfície livre da água; 
 
 Água Adsorvida (adesiva): É uma película de água que adere fortemente 
às partículas de solos muito finos devido a ação de forças elétricas 
desbalanceadas nas superfícies dos argilos-minerais. Está submetida a 
grandes pressões, comportando-se como sólido na vizinhança da 
partícula de solo; 
 
 Água de constituição: É a água presente na própria constituição química 
das partículas sólidas. Não é retirada utilizando-se os processos de 
secagem tradicionais; 
 
 Água higroscópica: Água que o solo possui quando em equilíbrio com a 
umidade atmosférica e a temperatura ambiente. 
 
A fase sólida é caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e 
composição mineralógica dos grãos. 
Para identificar o estado do solo, empregam-se índices que correlacionam os 
pesos e os volumes das três fases. 
Se o vazios de um solo é reduzido através de um processo mecânico de 
compactação, por exemplo, a sua resistência aumenta. Outro exemplo: caso o 
solo esteja seco e lhe é adicionada uma quantidade adequada de água, sua 
coesão e consequentemente a sua resistência irão aumentar também. 
Para facilitar a dedução dos índices admiti-se que os componentes de cada fase 
possam ser representados isoladamente, associando-se a cada um, seus 
respectivos volumes, massas e peso conforme figura abaixo. 
Notas de aula - Geotecnia 
 26 
 
 
Onde: Vg, Va, Vs, Vv e Vt representam os volumes de ar, água, sólidos, de 
vazios e total do solo. Ps, Pa e P são os pesos de sólidos, água e total e Ms, Ma 
e M são as respectivas massas de sólidos, água e total. 
V= Vg+Va+Vs = Vs+Vv 
M = Ms+Ma 
P=Ps+PA 
 
RELAÇAO ENTRE MASSAS OU PESOS 
Teor de Umidade natural do solo (h) 
Por definição o teor de umidade de um solo, é a relação entre a massa de água 
contida num determinado volume de solo e a massa das partículas sólidas 
presentes nesse mesmo volume. 
%100.
Ms
Ma
h 
 ou 
%100.
Ps
Pa
h 
 (i) 
Para sua determinação, pesa-se o solo no seu estado natural (P), seca-se em 
estufa e pesa-se novamente (Ps). Diminuindo-se P de Ps obtêm o peso da água 
(Pa) e a umidade pode ser calculada. 
Notas de aula - Geotecnia 
 27 
 
RELAÇÕES ENTRE VOLUMES 
Índice de vazios (e) 
Relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas, expresso 
em termos absolutos, podendo ser maior do que a unidade. Sua variação é de 0 
a . 
Vs
VaVg
Vs
Vv
e


 (ii) 
Porosidade (n) 
Relação entre volume de vazios e o volume total. O intervalo de variação da 
porosidade está compreendido entre 0 e 1. 
%100.
V
Vv
n 
 (iii) 
Grau de saturação (S) 
O grau de saturação indica que percentagem do volume total de vazios contém 
água. 
%100.
Vv
Va
S 
 (iv) 
Se o solo está completamente seco, S=0%, quando os poros estão 
completamente cheios de água, diz-se que o solo está saturado e S=100%. Um 
solo pode permanecer completamente saturado, mesmo variando a quantidade 
de água presente, desde que sofra uma compressão ou expansão, traduzidas 
numa variação do volume de vazios. 
 
RELAÇÕES ENTRE PESO E VOLUME OU MASSA E VOLUME 
O peso específico () de qualquer material vai representar uma medida da 
quantidade de material, referida ao espaço que ele ocupa. 
V
gM
materialdovolume
materialdopeso 

 (v) 
Notas de aula - Geotecnia 
 28 
Onde g = aceleração da gravidade [m/s2] 
Todas as definições referentes ao peso específico terão as correspondentes 
massas específicascuja definição é dada por 
V
M

  
g
V
gM
 


 (vi) 
 Na mecânica dos solos adota-se o sistema SI de unidades e portanto a massa 
específica é expressa em [kg/m3] e o peso específico em [kN.m3]. O valor da 
aceleração da gravidade poderá ser adotado g=10m/s2. 
 
Densidade Real dos Grãos ou densidade relativa () 
A densidade de qualquer material é a relação entre a massa de um dado volume 
desse material e a massa de igual volume de água. 
 
aVs
Ms
ga
gs
a
s









 (vii) 
Onde: 
a é a massa específica da água admitida =1g/cm3=103kg/m3 
a é o peso específico da água admitida = 9,81kN/m3 10 kN/m3 
O valor de  varia num intervalo muito curto, em função da constituição 
mineralógica dos grãos. 
Por exemplo, as areias, cujos grãos são comumente constituídos de quartzo, 
apresentam densidade real dos grãos =2,65 
A maioria dos solos argilosos possui valores de  variando entre 2,65 e 2,80, 
enquanto os solos, altamente orgânicos, têm os valores mais baixos da 
densidade dos grãos (2,45 ou 2,50). 
Conseqüentemente, quando precisa-se arbitrar um valor para ,a fim de resolver 
um problema prático, admitir 2,65 ou 2,70 é uma aproximação adequada. 
Correlações importantes 
Notas de aula - Geotecnia 
 29 
Por definição: 
a
Ma
Va
Va
Ma
a

 
 
Dividindo ambos os membros por Vs, obtem-se 
aVs
Ma
Vs
Va


 
Multiplicando-se o termo esquerdo por
Vv
Vv
tem-se 
aVs
Ma
Vs
Vv
Vv
Va

.
 
E como Ma=h.Ms 








aVv
Ms
heS

.
 
Portanto: 
heS .
 (viii) 
 
Peso específico aparente natural ou peso específico úmido () 
Relação entre o peso total da amostra e o volume total 
V
gM
V
P 

 (ix) 
Peso específico aparente do solo seco (s) 
Relação entre o peso da partícula sólida e o volume total. Caso particular obtido 
para S=0%. 
V
gMs
V
Ps
s


 S=0% (x) 
Peso específico das partículas sólidas ou dos grãos(g) 
Relação entre o peso da partícula sólida e o seu volume. É uma característica 
dos sólidos. 
Vs
gMs
Vs
Ps
g


 (xi) 
Admitindo que Ms=Vsa 
Notas de aula - Geotecnia 
 30 
ag  .
 (xii) 
Para sua determinação, coloca-se um peso seco conhecido do solo em um 
picnômetro e, completando-se com água, determina-se o peso total. O peso do 
picnômetro completado só com água, mais o peso do solo, menos o peso do 
solo+água, corresponde a massa de água equivalente ao volume dos grãos de 
solo colocados no picnômetro. 
 
Partindo das definições anteriores e representando o diagrama de fases, onde 
admiti-se o volume de sólidos V=1, pode-se estabelecer, facilmente, correlações 
entre diversos parâmetros. 
 
Com relação a massa específica: 
a
e
h


 .
1
)1(



 (xiii) ou 
a
e
Se


 .
1


 (xiv) 
Com relação ao peso específico: 
a
e
h


 .
1
)1(



 (xv) ou 
a
e
Se


 .
1


 (xvi) 
Notas de aula - Geotecnia 
 31 
Nos solos secos h=0 e S=0 e portanto: 
a
e
s 

 .
1

 (xvii) 
Uma correlação entre os pesos específicos aparente úmido e aparente seco, 
muito usada na prática é dada por: 
a
e
s 

 .
1

  
s
e
a 

 .
1

 (xvii) 
 
a
e
h


 .
1
)1(



 (xv) 
Substituindo (xvii) em (xv) : 
sh  ).1( 
 (xviii) 
Da mesma forma podemos relacionar o peso específico aparente úmido com o 
peso específico das partículas sólidas. 
a
Vs
Ps
g  
  


 ga 
 (xii) 
a
e
s 

 .
1

 (xvii) 
Substituindo (xii) em (xvii) : 
gs
e
 .
1
1


 (xix) 
 
Peso específico aparente do solo saturado (sat) 
É o peso específico do solo quando todos os vazios estão preenchidos com 
água e isso ocorre sem variação de volume. Caso particular obtido para 
S=100%. 
V
P
s 
 S=100%. (xx) 
Pelo diagrama de fases (volume unitário) referente aos solos saturados obtemos 
as seguintes correlações: 
Notas de aula - Geotecnia 
 32 
 
Massa específica saturada: 
a
e
e
sat 

 .
1


 (xxi) 
Peso específico Saturado: 
a
e
e
sat 

 .
1


 (xxii) 
Umidade de saturação: 

e
hsat 
 (xxiii) 
Peso específico submerso (sub) 
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 efetivas. 
águasatubs  
 (xxiv) 
 
 
 
 
 
 
 
Pelo princípio de Arquimedes: 
"Todo corpo mergulhado num fluido em repouso 
sofre, por parte do fluido, uma força vertical para 
cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido 
deslocado pelo corpo."' 
 
A resultante das forças verticais é nula Fv=0 
 
P+E- sat = 0  P= sat - E 
 
E= a.Vd = a.(1) 
 
P=(sat - a)= sub 
 
 
 
 
Notas de aula - Geotecnia 
 33 
CORRELAÇÀO ENTRE OS PARAMETROS DO SOLO 
Dados Incógnitas 
 
Notas de aula - Geotecnia 
 34 
TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS 
A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que 
os compõem. Num solo, geralmente convivem partículas de tamanhos diversos. 
E pela dificuldade de identificação pelo simples manuseio do solo, 
denominações específicas são empregadas para as diversas faixas de tamanho 
de grãos. Dessa forma os solos podem ser classificados pela sua textura em 
Solos Grossos e Solos Finos. 
Os solos grossos possuem uma maior percentagem de partículas visíveis a olho 
nu como os matacões, pedregulhos e areias. Os siltes e as argilas têm seus 
grãos tão finos que quando molhados, se transformam numa pasta (barro), não 
podendo se visualizar as partículas individualmente. 
 
A associação brasileira de normas técnicas, ABNT, apresenta os seguintes 
limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos: 
 
Fração Limites (ABNT) 
 
Matacão de 25cm a 1m 
Pedra de 7,6 a 25 cm 
Pedregulho de 4,8mm a 7,6 cm 
Areia Grossa de 2,0 a 4,8 mm 
Areia Média de 0,42 a 2,0 mm 
Areia Fina de 0,05 a 0,42 mm 
Silte de 0,005 a 0,05 mm 
Argila Inferior a 0,005 mm 
 
 
Diferentemente desta terminologia, a separação entre siltes e areias é 
freqüentemente tomada como 0,0075mm, correspondente à abertura da peneira 
nº 200, que é a mais fina peneira correntemente usada nos laboratórios.