Mecânica dos Solos

LIVRO
UNIDADE 1
Fundamentos 
da mecânica 
dos solos
Marcio Fernandes Leão
Origem e propriedades 
dos solos
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Sumário
Unidade 1 | Origem e propriedades dos solos
Seção 1.1 - Formação do solo
Seção 1.2 - Tamanho das partículas e plasticidade dos solos
Seção 1.3 - Ensaios de determinação do tamanho das partículas e da 
plasticidade dos solos
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9
26
41
Palavras do autor
Olá, aluno! Neste livro aprenderemos sobre as características 
físicas dos solos, expondo conceitos e aplicando-os na prática, 
exemplificando situações corriqueiras em sua vida profissional e 
executando ensaios para a determinação de importantes propriedades 
geotécnicas. Para isso, aprenderemos sobre a mecânica dos solos e 
sua relação na compreensão de problemas de engenharia, buscando 
sempre apresentar situações profissionais práticas, com as quais 
provavelmente você irá se deparar ao longo de sua vida profissional. 
Com o passar dos anos, muitos profissionais desenvolveram e 
refinaram métodos e técnicas, experimentais e teóricos, acerca 
do comportamento dos solos. Assim, com o passar dos anos, os 
pensamentos racionais foram colocados em prática e direcionados 
às soluções da engenharia de solos. Entretanto, devemos lembrar que 
existe um grande limiar entre a constituição de um modelo teórico e 
a sua representatividade em uma escala real e, em condições naturais. 
Essa questão fomenta o desenvolvimento de métodos cada vez mais 
representativos de amostragem e ensaios in situ, considerando que a 
condição homogênea de um solo, muito adotada para o início de uma 
linha de pesquisa, é rara de ocorrer na prática.
Inicialmente, vamos conhecer os principais conceitos referentes a: 
formação, características e comportamento dos solos. Este livro esta 
divido em quatro unidades, as quais se integram no decorrer da leitura. 
Desse modo, você estará apto ao final de seus estudos a aplicar o 
aprendizado às suas atividades profissionais.
Na Unidade 1 abordaremos a origem e as propriedades dos solos, 
inicialmente com uma ênfase à mecânica dos solos e posteriormente 
observaremos as características e os critérios utilizados para distinguir 
os tipos de solos. Serão apresentados aspectos da formação dos 
solos e métodos práticos para que possamos distingui-los. Também 
aprenderemos conceitos sobre tamanho dos grãos e plasticidade e, 
ao final, colocaremos em prática nosso aprendizado, conhecendo 
e executando ensaios básicos e utilizados para determinação dessas 
características.
Já na Unidade 2 conheceremos os índices físicos que correlacionam 
os pesos e os volumes das fases presentes nos solos e como podemos 
defini-los por meio de propriedades físicas ou deduções matemáticas. 
Serão mostradas as classificações de solos mais praticadas no meio 
técnico para amadurecer seu conhecimento. A partir desses conceitos, 
determinaremos na prática as propriedades importantes dos solos, 
por ensaios e técnicas corriqueiramente executadas em projetos de 
engenharia de solos.
A Unidade 3 contempla a prática da compactação do solo, muito 
importante em projetos de engenharia para redução do volume e 
aumento da resistência dos solos. A unidade aborda os princípios gerais 
dessa técnica, a aplicação da compactação no campo e, por fim, com 
base no conhecimento adquirido, a execução e intepretação desses 
ensaios para fins práticos de projeto.
Por último, na Unidade 4, estudaremos o efeito da água nos 
solos, assunto de extrema importância em regiões que apresentam 
solos saturados ou parcialmente saturados. Conheceremos as teorias 
que regem esse comportamento e na sequência entenderemos as 
propriedades hidráulicas dos solos. Ao final, utilizaremos métodos 
experimentais para determinação dos valores numéricos dessas 
propriedades, principalmente da condutividade hidráulica.
Saiba que, na maioria das vezes, a previsão do comportamento dos 
solos é difícil e requer técnicas muito especializadas. Devido ao caráter 
dinâmico de muitos projetos de engenharia, as soluções devem ser 
práticas e pouco onerosas. Diante disso, há muita responsabilidade 
nas informações obtidas e fornecidas pelos profissionais que utilizam 
a mecânica dos solos. Que tal seguir nessa desafiadora jornada e se 
tornar parte das decisões que abarcam os grandes projetos? Lembre-
se: não devemos nos limitar aos desafios encontrados na prática da 
engenharia de solos e, para isso, os conceitos que você aprenderá não 
devem ser esquecidos, facilitando a sua comunicação técnica com 
outros profissionais.
Unidade 1
Origem e propriedades 
dos solos
Convite ao estudo
Caro aluno, uma classificação muito sucinta e incompleta 
acerca dos materiais naturais que constituem a crosta de nosso 
planeta distingue duas grandes categorias: as rochas e os solos. 
Ambos podem suportar estruturas, resistindo e deformando-se 
através das solicitações impostas por essas estruturas e compor 
parte delas como materiais de construção. Devido à abundância 
em relação às rochas, os solos estão sempre presentes em áreas 
que serão trabalhadas com distintos objetivos. Desse modo, 
conhecimento de suas características é fundamental para 
qualquer tomada de decisão. Na Unidade 1, iniciaremos nossos 
estudos contextualizando a origem e as propriedades dos solos.
Ao final desta unidade, você compreenderá a origem e as 
propriedades dos solos e conhecerá as características básicas 
dos materiais geológicos. Para isso, será mostrado um contexto 
de aprendizagem no qual serão derivados problemas, os quais 
poderão representar situações reais em sua vida profissional. 
Imagine a seguinte situação:
Uma empresa de engenharia contratou você para auxiliar na 
elaboração do projeto básico para a contenção de uma série de 
encostas naturais que oferecem risco à população local. Para 
esse estudo, deve haver preliminarmente a identificação dos 
horizontes naturais presentes nessas encostas. A forte atuação 
do intemperismo, devido ao clima tropical da região, promove 
espessos perfis de solos. Devido a essa característica está 
descartada a possibilidade de soluções que busquem o topo 
rochoso, por causa do alto custo que elas poderiam representar. 
Assim, é necessário que após a identificação desses horizontes 
de solo haja uma programação de ensaios de caracterização 
básica (análises granulométricas e plasticidade) para definição 
de propriedades básicas, bem como para interpretação desses 
resultados, orientando as soluções de engenharia propostas.
Como os horizontes naturais de solos se comportariam à ação 
dos processos naturais e antrópicos? Será que as características 
desses solos podem variar tanto em uma mesma encosta, 
sabendo que provêm da mesma rocha? Quanto é necessário 
investigar até a solução adequada?
Na primeira seção, trataremos da formação dos solos. Esse 
entendimento é fundamental tendo em vista que os solos 
podem ser formados por processos que decompõem física 
e quimicamente as rochas, ou oriundos da decomposição 
ou acúmulo de matéria orgânica. A existência de um ou 
outro em locais de implantação de uma obra exige distintas 
soluções e parâmetros a serem adotados nos projetos. Além 
dessas particularidades, o tamanho dos grãos e a plasticidade