Revisão Índices Físicos do Solo

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5- ÍNDICES FÍSICOS 
 
As propriedades índices permitem indicar o tipo de solo que deve ser utilizado para 
cumprir melhor um determinado objetivo. Servem para classificá-lo, prever seu 
comportamento em determinadas condições, avaliar a aprovação ou descarte de jazidas, 
obter parâmetros para cálculos de pressões, permeabilidade, resistência, etc. 
São usados no cálculo em todas as áreas da Geotecnia: fundações, dispositivos de 
drenagem, estabilidade de taludes, barragens de terra, muros de arrimo, bases e sub-
bases de rodovias e ferrovias, estudo e prevenção de acidentes, misturas de materiais e 
outros. 
 
 
 
Objetivos: Definir índices físicos usados em geotecnia. Calcular massas (ou pesos) e 
volumes das três diferentes fases. 
 
Diagrama de Fases 
 
 
1- Teor de umidade (w) 
O teor de umidade (w) é a relação entre o peso da água existente no solo e o peso das 
partículas sólidas. 
 
 Expressa em porcentagem (x100) 
 
Recentemente, tem sido utilizado um outro parâmetro para quantificação da quantidade 
relativa de água no solo: o teor de umidade volumétrico (q - teta). O teor de umidade 
volumétrico relaciona o volume de água com o volume total do solo, ou seja, tem-se 
quantificada a proporção de água presente no solo. 
 
 
 
2- Porosidade (n) 
A porosidade (n) do solo corresponde ao volume do solo não ocupado por partículas 
sólidas, incluindo todo o espaço poroso ocupado pelo ar e água. 
A porosidade total inclui a macroporosidade e a microporosidade. Entre as partículas 
maiores, como de areia ou entre agregados, predominam poros grandes (macroporos); 
entre partículas pequenas, como a de argila, predominam poros pequenos (microporos). 
Os macroporos são responsáveis pela aeração, movimentação de água e penetração de 
raízes, e os microporos são responsáveis pela retenção de água no solo. 
 
 
 
A porosidade é a relação entre o volume de vazios (água e ar) e o volume total. 
V
VW
S
W
M
M
w 
 
 
Variação: 0 – 1 
Pode ser expressa em porcentagem (x100) 
Quando o solo está saturado, o volume de água iguala-se ao volume de vazios. Quanto 
mais poroso for o solo maior será sua capacidade de infiltração e menor sua capacidade 
de retenção. Neste sentido, este parâmetro tem sido largamente utilizado em estudos de 
percolação em geotecnia. 
 
3- Índice de vazios (e) 
Possui sua magnitude determinada através da razão entre o volume de vazios do solo e o 
volume das partículas sólidas. 
 
 
No que se refere à relevância para a engenharia, o índice de vazios é de suma 
importância, principalmente, para a avaliação, mesmo que indireta, da resistência ao 
cisalhamento do solo, de seu modelo crítico, estudos de comportamento tensão 
deformação, permeabilidade e adensamento. É importante destacar que o índice de 
vazios tem aplicação direta, além do cálculo de outros índices físicos, no estudo da 
densificação de solos. 
 
Quando uma massa de solo diminui de volume, isto se dá pela redução do volume de 
vazios, fenômeno conhecido como densificação ou contração. Uma densificação pode 
ser causada por vibração, em solos não coesivos ou compactação (aplicação de energia) 
em solos coesivos. A figura acima ilustra a alteração da estrutura que ocorre na ruptura 
de uma massa de solo granular em função de seu índice de vazios inicial. 
 
V
V
n V
S
V
V
V
e 
4- Grau de Saturação (S) 
O grau de saturação (S) representa a porcentagem do volume de vazios do solo que está 
preenchida por água. Quando o solo está com todos os vazios preenchidos por água 
tem-se um solo saturado, ou seja, S=100%. É definido como a razão entre o volume de 
água e o volume de vazios existe em uma massa de solo, e comumente expresso em 
porcentagem. 
 
 
Variação: 0 (seco) – 1 (saturado) 
 
 
 
O grau de saturação influencia a geração de poropressões e, desta forma, altera as 
tensões efetivas existentes, conseqüentemente, influi na resistência ao cisalhamento do 
solo. 
Quando o solo está não saturado pode haver poropressão negativa, sucção. Este 
fenômeno é de suma importância para a geotecnia, principalmente no que se refere às 
análises de estabilidade. 
À medida que se aumenta a saturação de um solo, reduz-se a sucção existente e, desta 
forma, reduz-se também sua resistência. 
 
5- Peso específico do solo (g) 
O peso específico do solo g (gama) é, por definição, o peso da massa de solo, por 
unidade do volume ocupada por esta massa. 
 
V
W
V
V
S 
V
W

 
Onde: W = peso e V = volume 
 
 O peso específico pode ser calculado com base na expressão apresentada abaixo. Nesta 
expressão, S, e, gw e w são: grau de saturação, índice de vazios, peso específico da água 
e teor de umidade, respectivamente. G ou Gs é o peso específico relativo ou gravidade 
específica e representa a razão entre o peso específico dos grãos do solo (γs) pelo peso 
específico da água. O peso específico da água (γw) é de 9,81kN/m3 ou 1g/cm3 ou 62,4 
lb/ft
3
 ou 1000 kg/m
3
. 
Unidade do γ: kN/m3, Kg/m3, g/cm3, lb/ft3... 
O G ou Gs pode ser obtido diretamente através do ensaio de massa específica dos 
sólidos (NBR 6508). 
Para a maioria dos solos varia de 2,65 a 2,85. 
 
Solos com muita matéria orgânica pode ser menor que 2 e solos com substâncias 
pesadas (ferro) pode ser maior que 3. 


w
s
sGG 
 
 
 
Tem sido comum o uso aproximado do peso específico dos solos em geotecnia, como 
20kN/m
3 
para solos saturados, 18kN/m
3
 para solos na umidade natural (peso específico 
natural) e 16kN/m
3
 para solos secos. 
- Peso específico seco (γd): Peso específico do solo quando ele está seco. Relação entre 
o peso seco e o volume. 
- Peso específico saturado (γsat): Peso específico quando o solo está saturado. Relação 
entre o peso do solo mais o peso da água dividido pelo volume. 
- Peso específico submerso (γsub): Peso específico quando o solo está submerso, sendo a 
diferença entre o peso específico saturado e o peso específico da água. 
 
g. 
 
Onde: 
ρ=densidade específica 
g = aceleração da gravidade 
V
M

, no qual M = massa e V = volume 
 
- Algumas relações entre índices físicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mais relações, livro DAS (2010). 
 
 
Densidade relativa ou grau de compacidade 
 
 
 
Em areias uma forma de avaliar a densidade é através do cálculo de sua densidade 
relativa ou grau de compacidade (DR). Este parâmetro traduz o quanto uma areia está 
de seu estado mais denso. Assim, para uma densidade relativa igual a 100% a areia 
encontra-se no seu estado mais denso possível e para densidade relativa igual a 0% a 
areia encontra-se no seu estado mais fofo possível. 
 
 
 
Referências 
Das, B. M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. São Paulo: Thomson Learning, 
2007. 
Pinto, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 aulas. 3ª edição. São Paulo: 
Oficina de textos, 2006. 
Ribeiro, S. G. S & Gomes, E. A. S. Classificação dos Solos. Notas de Aula Mestrado 
Acadêmico NUGEO/UFOP. Ouro Preto, 2010.