Aula 02 Índices Físicos e Estrutura dos Solos

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ÍNDICES FÍSICOS 
DIAGRAMA DE FASES
indicadores de estado e propriedades 
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UNIDADES IMPORTANTES (SI)
• Aceleração: m/s2
• Massa Específica: kg/m3
• Força: N (kgm/s2)
• Tensão: Pa (N/m2)
• Peso Específico: N/m3 (Kg/s2m2)
• Trabalho: J (N/m)
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ÍNDICES FÍSICOS
Teor de umidade gravimétrico
s
w
M
M
w 
(0 a não definido)
• Relação entre Volumes
100
V
V
n v
(0 a 100%)
Porosidade Total 
s
v
V
V
e 
Índice de Vazios 
(>0 a ñ definido)
100
v
w
r
V
V
S
Grau de Saturação 
(0 a 100%)
• Relações entre Massas
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ÍNDICES FÍSICOS
Massa Específica
vs
ws
VV
MM
V
M



(1 a 2,4 g/cm3)
Massa Específica dos Sólidos
s
s
s
V
M

s = 2,7 g/cm
3 valor médio
DEPENDÊNCIA MINERALÓGICA
• Relações entre Massa e Volume 
Lembrar: 
Peso Específico
 =  g (kN/m3)
Massa Esp. Relativa 
w
s
sG



( 2,0 a 5,0) 
DEPENDÊNCIA MINERALÓGICA
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Massa Específica Seca
V
M S
d 
(Sr = 0%)
Grossos  1,5 a 2,3 g/cm3
Finos  0,6 a 1,8 g/cm3
Massa Específica Saturada
V
MM ws
sat


(Sr = 100%)
Grossos  1,9 a 2,4 g/cm3
Finos  1,4 a 2,1 g/cm3
ÍNDICES FÍSICOS
CASOS ESPECIAIS 
Massa Específica Submersa 
wsatsub  
(0 a 1,4 g/cm3)
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ÍNDICES FÍSICOS
• Fórmulas de Correlação 
 wd  1
)1( wMM s 
e
s
d


1


Sr = 0%
e
e ws
sat



1


Sr = 100%
1
d
se


s
dn


1
sr wGeS 
e
e
n


1 n
n
e


1
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• Determinação em Laboratório w, s , 
ÍNDICES FÍSICOS
Solo e (natural) w (natural) d (kN/m
3)
Areia Uniforme Fofa 0,8 30 14,5
Areia Uniforme Compacta 0,45 16 18
Areia Siltosa Ang. Fofa 0,65 25 16
Areia Siltosa Ang. Comp. 0,4 15 19
Argila Rija 0,6 21 19
Argila Mole 0,9-1,4 30-50 11,5-14,5
Argila Orgânica Mole 2,5-3,2 90-150 6-8
Argila Laterítica 1,5 33 10,52
Exemplo de Valores 
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1) Calcule d (massa específica seca), n (porosidade), e (índice de vazios) e Sr (grau 
de saturação) utilizando um diagrama de fazes e sabendo que  = 1,86 g/cm3 , w
=15% , s = 2,7 g/cm
3 e w = 1,0 g/cm
3 (Sugestão: assumir o volume total como 
sendo igual a 1 cm3).
EXERCÍCIOS
2) O projeto de um aterro de 3.000 m3 prevê uma massa específica seca de 1,68
ton/m3, para um teor de umidade gravimétrico de 18%. Considerando que o solo de
uma área de empréstimo possui uma massa específica de 1,78 g/cm3 e um teor de
umidade gravimétrico igual a 15,8%, pede-se:
(a) Calcular o volume necessário de solo a ser escavado na área de empréstimo
que serviria ao propósito da construção do aterro;
(b) Calcular a quantidade de água a ser acrescentada ou diminuída no solo da área
de empréstimo para se atingir o teor de umidade exigido no projeto do aterro,
considerando que não haja perda de umidade no transporte.
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ESTRUTURA DOS SOLOS 
• Arranjo de partículas 
- Solos grossos  partículas individuais sob ação da gravidade 
- Solos finos  agregados de partículas e relações de forças interpartículas
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SENSIBILIDADE DAS ARGILAS (S) 
deformado estado no aResistênci
doinderforma estado no aResistênci
S
S Classificação
1
1 a 2
2 a 4
4 a 8
> 8
Insensível
baixa sensibilidade
média sensibilidade
sensível
ultra-sensível (quick clay)
- Aspectos Comuns 
- Deps. pós-glaciais: ilitas, cloritas, qz, feld. 
- Índice de Atividade  A < 0,5
- Causas: 
- Arranjo metaestável 
- Intemperismo e cimentação 
- Tixotropia 
- Equilíbrio c/ ambiente químico circundante 
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ARGILAS SENSÍVEIS
Influência da estrutura: 
Ex.: Argilas sensíveis (Quick Clays)
 perda de resistência após remoldadas
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ARGILAS SENSÍVEIS - NORUEGA
Causa:
- “Castelo de Cartas” 
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• grãos independentes
• granulometria variável  > densidade < índice de vazios
• grãos angulosos  < densidade > índice de vazios
CR e e iguais
# estrutura
ESTRUTURA DOS SOLOS GROSSOS
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ESTRUTURA DOS SOLOS GROSSOS
(%)100
minmax
max 



ee
ee
CR
emax (índice de vazios máximo) = obtido em laboratório 
emin (índice de vazios mínimo) = obtido em laboratório
e = índice de vazios natural
Areia fofa  CR abaixo de 0,33
Areia média  CR 0,33 a 0,66 
Areia compacta  CR acima de 0,66
• Compacidade relativa (CR) 
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ESTRUTURA DO SOLO E PROPRIEDADES
• Solo com Estrutura Floculada 
 Menos denso 
 Mais rígido 
 >  dos poros ; > variação de 
• Orientação preferencial das partículas 
- Anisotropia 
- Variação na Resistência 
 resistência na direção perpend. à orientação 
- Variação na Permeabilidade 
 K na direção paralela à orientação
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SOLOS COLAPSÍVEIS 
a inundação momentânea 
gera brusca diminuição do 
índice de vazios
Causas:
-destruição das pontes 
de argila
-deslizamento de grãos