Origem e formação do solo

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Mecânica dos Solos I 
Professora: Roberta Costa Meira Quirino 
 
E-mail: roberta.quirino@maisunifacisa.com.br 
 Ementa – 80 hs – aulas/laboratório 
 Avaliações – P1 (20/09), P2 (26 e 27/11), PS (03 e 04/12) e PF (13/12) 
 Relatórios e artigos 
 Game 
1ª Unidade 
SOLOS: ORIGEM, FORMAÇÃO E MINERAIS CONSTITUINTES: 1.1. Origem e formação dos solos; 1.2. Solos 
residuais; 1.3. Solos transportados; 1.4. Solos de constituição orgânica. 1.5.Natureza das partículas; 1.6.Fases 
constituintes dos solos; ESTRUTURA DO SOLO: 2.1. Estrutura, tamanho e forma dos grãos; 2.2.. Granulometria; 
2.3.. Índices físicos dos solos. PLASTICIDADE, LIMITE DE CONSISTÊNCIA E ESTRUTURA: 2.4. Introdução; 2.5. 
Limites de consistência (Atterberg); 2.6. Índices de consistência; 2.7. Consistência das argilas; 2.8. Estruturas das 
argilas; 2.9. Atividade coloidal; 2.10. Compacidade das areias. CLASSIFICAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS: 
3.1. Introdução; 3.2. Principais sistemas de classificação; 3.3. Identificação dos solos; 3.4. Identificação visual dos 
solos no campo; 3.5. Aplicação a pavimentos flexíveis. 
2ª Unidade 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS: 3.6. Introdução e curvas de compactação; 3.7.Ensaios de compactação; 3.8 
Equipamentos, produção e custos; 3.9. Noções de controle de compactação; 3.10.. Resistência de solos 
compactados - I.S.C.; 3.11. Estrutura de solos compactados. PRESSÕES ATUANTES NUM MACIÇO DE TERRA: 
4.1. Pressões devidas ao peso próprio do terrapleno; 4.2. Pressões devidas as cargas aplicadas; 4.3. Cálculos 
práticos de pressões devidas as cargas aplicadas - Equações de Boussinesq. FLUXO UNIDIMENSIONAL: 4.4. 
Natureza de fluxo d’água nos solos; 4.5.. Lei de Darcy; 4.6. Velocidade de fluxo; 4.7.. Cargas de água; 4.8. 
Permeabilidade; 4.9. Permeâmetros; 4.10. Fatores que influenciam na permeabilidade; 4.11.. Pressões efetivas sob 
condições do fluxo unidimensional; 4.12..Gradiente Hidráulico; 4.13.Força de percolação; COMPRESSIBILIDADE E 
ADENSAMENTO DOS SOLOS: 4.14..Conceito de compressibilidade; 4.15. Classificação dos recalques; 4.16. Teoria 
do adensamento de Terzaghi; 4.17. Pressão de compressibilidade; 4.18.. Parâmetro de compressibilidade; 
4.19.Cálculo do recalque de adensamento;. Método de Skempton - Bjerrum. RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
DOS SOLOS: 4.20.. Critérios de ruptura; 4.21.Círculo de Mohr; 4.22.. Resistência ao Cisalhamento das areias e 
argilas; 4.23.parâmetros A e B de pressão neutra. 
BIBLIOGRAFIA 
 
Básica 
• PINTO, Carlos de Sousa. Curso Básico de mecânica dos solos em 16 aulas. 3 ed. São Paulo: 
Oficina de Textos, 2006. 367p. ISBN 978-85-86238-51-2 
• CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações: v.1, fundamentos .6 ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2014 234 p. ISBN 978-85-216-0559-1 
• MASSAD, Faiçal. Obras de terra: curso básico de geotecnia. 2 ed. São Paulo: Oficina de Textos, 
2010 216 p. ISBN 978-85-86238-97-0. 
• DAS, Braja M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7 ed. São Paulo: Cengage Learning, 
2014. 610p. ISBN 978-85-221-1112-1. 
 
Complementar 
• FIORI, Alberto Pio; CARMIGNANI, Luigi. Fundamentos de mecânica dos solos e das rochas: 
aplicações na estabilidade de taludes. 2 ed. Curitiba: UFPR, 2009 602 p. ISBN 978-85-7335-212-2. 
• LAMBE, T. William; WHITMAN, Robert V. Soil mechanics. Jhon Wiley & Sons: New York, 2013. 
553p. (Séries in SoilEngineering) ISBN 978-0-471-51192-2 
• RICARDO, Hélio de Souza; CATALANI, Guilherme. Manual prático de escavação: terraplenagem e 
escavação de rocha. 3 ed. São Paulo: Pini, 2007 656 p. ISBN 978-85-7266-195-9. 
• KNAPPETT, J. A.; CRAIG, R. F. Mecânica dos solos. Tradução Amir Elias Abdalla. Rio de Janeiro: 
LTC, 2014 
Existem momentos da vida 
onde é necessário mudar o 
“conteúdo da carta” para 
conquistar além do que 
havíamos planejado. 
Origem e 
Formação do Solo 
Ano/semestre: 2018.2 
 
Disciplina: Mecânica dos Solos I 
 
Curso: Engenharia Civil 
 
Professora: Roberta Costa Meira Quirino 
Mecânica dos Solos I 
Origem e Formação do Solo 
O que é Solo??? 
 Conceituação 
 
A palavra solo está relacionada com a palavra 
terra; pode ser definida como material solto, 
natural da crosta terrestre, usado como material 
de construção e de fundação de obras. 
 
Uma definição abrangente do termo solo é difícil; 
depende basicamente do ramo do conhecimento 
que o emprega. 
 
 
Mecânica dos Solos I 
Origem e Formação do Solo 
O que é Solo??? 
 Conceituação 
 
Agronomia: material relativamente fofo da crosta terrestre, composto por 
rochas decompostas e matéria orgânica, capaz de sustentar a vida: horizontes 
de solo possuem pequena espessura. 
 
Geologia: material inorgânico não consolidado e proveniente da 
decomposição das rochas, que não foi transportado do seu local de formação. 
 
Engenharia: material granular composto de rocha decomposta, água, ar e 
eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de 
explosivos. 
 
 
 
Mecânica dos Solos I 
Origem e Formação do Solo 
O que é Rocha??? 
 Conceituação 
 
Material que é impossível escavar manualmente; que necessita de 
explosivo para seu desmonte. 
 
Todo solo tem origem na desintegração e decomposição das rochas 
pela ação do intemperismo. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
As rochas que constituem a crosta terrestre estão em 
equilíbrio. Mas, quando entram em contato com a 
atmosfera ou ficam próximas desta situação, as rochas 
sofrem a ação de um conjunto de processos físicos, 
químicos, físico-químicos e biológicos, que produzem 
sua destruição. 
 
Portanto, intemperismo é o processo 
que transforma rochas maciças e 
tenazes em materiais plásticos e 
friáveis (solos). 
 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
ETAPA 1 - A rocha mãe surge à superfície da Terra. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
ETAPA 2 - Os fatores externos, como o vento, a água, 
a temperatura e os seres vivos, vão desgastando a 
rocha, provocando a sua fragmentação e alteração 
química. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
ETAPA 3 - Os restos de seres vivos colonizam a rocha, 
misturados com as partículas resultantes da fragmentação 
desta, originam um solo pouco espesso - solo primitivo. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
ETAPA 4 - Depois surgem pequenas plantas com raízes e aparecem 
pequenos animais que facilitam a desagregação da rocha e a 
acumulação de restos de matéria orgânica, tornando o solo mais 
espesso e complexo. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
ETAPA 5 - Por último, começam a desenvolver- se plantas e a surgirem 
animais de maior porte. Os restos deste organismo e os materiais 
resultantes da sua decomposição vão enriquecendo o solo, que acaba por 
ficar constituído por diferentes camadas. Este solo é, então, designado por 
solo maduro. 
Mecânica dos Solos I 
Origem e Formação do Solo 
Mecânica dos Solos I 
Origem e Formação do Solo 
fonte: www.cientic.com 
Horizontes - camadas com diferentes características, sobrepostas e sensívelmente paralelas á superfície 
Orquídia Neves/2006 
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Origem e Formação do Solo 
SEDIMENTOS 
ROCHAS SEDIMENTARES 
SOLOS 
INTEMPERISMO 
O intemperismo pode ser provocado por dois tipos de agentes: 
- físicos ou mecânicos 
- químicos 
ROCHA 
 MAGMÁTICA 
 
Intemperismo 
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Origem e Formaçãodo Solo 
Intemperismo 
Intemperismo Físico 
ƒ É o processo de decomposição da rocha sem 
a alteração química dos seus componentes. 
 
Os principais agentes do intemperismo físico 
são: 
 
- Variações de temperatura; 
 
- Repuxo coloidal; 
 
- Ciclos gelo/degelo; e 
 
- Alívio de tensões. 
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Intemperismo 
Intemperismo Físico 
Variação da Temperatura 
ƒ Da física sabemos que todo material varia de volume em função de 
variações na sua temperatura. Estas variações de temperatura ocorrem 
entre o dia e a noite, e durante o ano, e sua intensidade será função do clima 
local. 
 
ƒ Acontece que uma rocha é formada de diferentes tipos de minerais, cada 
qual possuindo uma constante de dilatação diferente, o que faz a rocha 
deformar de maneira desigual em seu interior, provocando o aparecimento 
de tensões internas que tendem a fraturá- la. 
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Intemperismo 
Intemperismo Físico 
Variação da Temperatura 
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Intemperismo 
Intemperismo Físico 
Repuxo coloidal 
ƒ O repuxo coloidal é caracterizado pela 
retração da argila devido à diminuição 
de umidade, o que em contato com a 
rocha pode gerar tensões capazes de 
fraturá-la. 
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Intemperismo 
Intemperismo Físico 
Ciclos Gelo/Degelo 
ƒ As fraturas existentes nas rochas podem se encontrar parcialmente ou 
totalmente preenchidas com água. 
 
ƒ Esta água em função das condições locais pode vir a congelar, 
expandindo-se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda mais as 
fraturas pré-existentes, auxiliando no processo de intemperismo (a água 
aumenta em cerca de 8% o seu volume devido à nova arrumação das suas 
moléculas durante a cristalização) 
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Intemperismo 
Intemperismo Físico 
Ciclos Gelo/Degelo 
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Intemperismo 
Intemperismo Físico 
Alívio de Tensões 
ƒ Alívio de tensões irá ocorrer em um maciço rochoso sempre 
que da retirada de material, sobre ou ao lado do maciço, 
provocando a sua expansão, o que por sua vez, irá contribuir 
no fraturamento e formação de juntas nas rochas. 
 
- Erosão e remoção de camadas sobrepostas, 
- Em aberturas de túneis, galerias e taludes, 
- A deformação será proporcional a cargaƒ 
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Intemperismo 
Intemperismo Químico 
O intemperismo químico envolve alteração dos minerais da rocha 
transformando-os em novos compostos. Os processos mais comuns 
que ocorrem na ação do intemperismo químico, provocado pela 
água e decomposição de organismos, são: 
 
 hidrólise; 
 
 hidratação; 
 
 carbonatação. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Intemperismo Químico 
 Hidrólise 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Intemperismo Químico 
 Hidratação 
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Intemperismo 
Intemperismo Químico 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Intemperismo Químico 
ƒ Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com 
características diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao 
intemperismo local. 
 
ƒHá, inclusive, minerais que têm uma estabilidade química e física tal que 
normalmente não são decompostos. 
 
ƒO quartzo, por exemplo, por possuir uma enorme estabilidade física e 
química é parte predominante dos solos grossos, como as areias e os 
pedregulhos. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Intemperismo Biológico 
ƒ Neste caso, a decomposição da rocha se dá graças a esforços 
mecânicos produzidos por vegetais através das raízes, por animais 
através de escavações dos roedores, da atividade de minhocas ou pela 
ação do próprio homem, ou por uma combinação destes fatores. 
 
ƒ Ou ainda pela liberação de substâncias agressivas quimicamente, 
intensificando assim o intemperismo químico, seja pela decomposição 
de seus corpos ou através de secreções. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Intemperismo Biológico 
ƒ Logo, os fatores biológicos de maior importância incluem a 
influência da vegetação no processo de fraturamento da rocha e o 
ciclo de meio ambiente entre solo e planta e entre animais e solo. 
 
ƒ Pode-se dizer que a maior parte do intemperismo biológico 
poderia ser classificado como uma categoria do intemperismo 
químico em que as reações químicas que ocorrem nas rochas são 
propiciadas por seres vivos. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Influência do Intemperismo no Tipo de Solo 
ƒ O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito 
maior do que o intemperismo físico. 
 
ƒ Deste modo, solos gerados em regiões onde há a predominância do 
intemperismo químico tendem a ser mais profundos e mais finos do que 
aqueles solos formados em locais onde há a predominância do 
intemperismo físico. 
 
ƒ Além disto, obviamente, os solos originados a partir de uma 
predominância do intemperismo físico apresentarão uma composição 
química semelhante a da rocha mãe, ao contrário daqueles formados em 
locais onde há predominância do intemperismo químico. 
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Origem e Formação do Solo 
Intemperismo 
Influência do Clima no Tipo de Intemperismo 
ƒ A água é um fator fundamental no desenvolvimento do 
intemperismo químico da rocha, portanto, regiões com 
altos índices de pluviosidade e altos valores de 
umidade relativa do ar tendem a apresentar uma 
predominância de intemperismo do tipo químico, o 
contrário ocorrendo em regiões de clima seco. 
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Origem e Formação do Solo 
Tipos de Solo 
Tipos de Solos com Relação à Origem 
Com base na sua origem geológica os solos podem ser divididos 
em dois grandes grupos: 
 
 
- RESIDUAIS 
 
 
 
- TRANSPORTADOS 
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Origem e Formação do Solo 
Tipos de Solo 
Solos Residuais 
ƒSão aqueles que permanecem no local de 
deposição da rocha que o originou, observando-
se assim uma gradual transição do solo até a 
rocha sã. 
 
ƒPara que eles ocorram é necessário que a 
velocidade de decomposição seja maior do que a 
velocidade de remoção do solo por agentes 
externos. 
 
A velocidade de decomposição depende de vários 
fatores, entre os quais a temperatura, o regime de 
chuvas e a vegetação. 
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Origem e Formação do Solo 
ƒ RESIDUAL MADURO 
– Mais próximos à superfície, e que perdeu toda a estrutura 
original da rocha-mãe e tornou-se relativamente homogêneo. 
 
ƒRESIDUAL JOVEM OU SAPROLITO 
– Solo que mantém a estrutura original da rocha, mas 
perdeu a consistência da rocha. Visualmente pode 
confundir-se com uma rocha alterada, mas apresenta 
pequena resistência ao manuseio. 
 
ƒROCHA ALTERADA 
- Horizonte em que a alteração progrediu ao longo de 
fraturas ou zonas de menor resistência, deixando intactos 
grandes blocos de rocha original. 
Tipos de Solo 
Solos Residuais 
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Origem e Formação do Solo 
Os principais agentes de transporte são o vento, a água, a 
gravidade e as geleiras. 
 
São aqueles que, originados em um local, foram 
transportados para outro, através de um agente qualquer. 
Tipos de Solo 
Solos Transportados 
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Origem e Formaçãodo Solo 
SOLOS EÓLICOS 
 
São resultantes da ação do vento como 
agente de transporte. Têm em geral uma 
textura fina e uniforme. ex.: dunas 
Características 
 
 Grãos arredondados  atrito constante entre partículas; 
 
 Depositado em zona de calmaria; 
 
 Tipo de transporte mais seletivo  areias finas ou silte; 
 
 Grãos de mesmo diâmetro  curva granulométrica uniforme. 
Tipos de Solo 
Solos Transportados 
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Origem e Formação do Solo 
SOLOS ALUVIONARES OU SEDIMENTARES 
 
São solos originados pelo transporte através da água. Apresentam uma 
textura condizente com a velocidade de arrasto e a distância de 
transporte. Ex.: seixo rolado 
 
Características: 
 
 ƒTextura depende da velocidade da água; 
 
 Ocorrência de camadas de granulometria distinta; 
 
 ƒTextura diferenciada: 
 - Maior capacidade de transporte; 
 - Mais grossos que os eólicos. 
 
Tipos de Solo 
Solos Transportados 
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Origem e Formação do Solo 
 
SOLOS COLUVIONARES 
 
 
- Originam-se pela ação da gravidade, sendo formados nos pés das 
elevações, sendo em geral de textura grossa, heterogênea e não 
coesivos. Pode ser exemplificado pelos deslizamentos de terras nos 
taludes. 
 
De um modo geral, o solo residual é mais homogêneo do que o 
transportado no modo de ocorrer, principalmente se a rocha matriz for 
homogênea. 
Tipos de Solo 
Solos Transportados 
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Origem e Formação do Solo 
Solos Orgânicos 
Também são originados “in situ”, formados 
pela acumulação de restos de organismos: 
 
Vegetal – Plantas raízes etc ; 
Animal – Conchas, carapaças etc. 
ƒ São chamados solos orgânicos aqueles que contém uma quantidade 
apreciável de matéria decorrente da decomposição de origem vegetal ou 
animal, em vários estágios de decomposição. 
 
ƒGeralmente argilas ou areias finas, os solos orgânicos são de fácil 
identificação, pela cor escura. ƒ EX.:TURFAS 
Tipos de Solo 
Mecânica dos Solos I 
Origem e Formação do Solo 
Tipos de Solo 
Solos Orgânicos 
 
ƒEm algumas formações, ocorre uma importante concentração de folhas e 
caules em processo incipiente de decomposição formando as turfas e 
caules. São materiais extremamente deformáveis, mas muito permeáveis, 
permitindo que os recalques, devidos a carregamentos externos, ocorram 
rapidamente. 
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Origem e Formação do Solo 
Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Minerais Constituintes dos Solos Grossos 
MINERAL: Substância inorgânica e natural, que tem uma estrutura interna 
característica determinada por um certo arranjo específico de seus átomos e íons. 
 
Nos solos grossos os minerais predominantes são: 
 
Silicatos - principalmente Feldspato 
Óxidos - principalmente Quartzo (SiO2) 
Carbonatos - principalmente Calcita e Dolomita 
Sulfatos - principalmente Anidrita 
Nos solos grossos o comportamento mecânico e hidráulico está 
principalmente condicionado por sua compacidade e pela orientação de suas 
partículas, sendo a sua constituição mineralógica, até certo ponto, 
secundária. 
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Origem e Formação do Solo 
Composição Química e Mineralógica dos Solos 
Minerais Constituintes dos Solos Finos 
-Partindo dos numerosos minerais (principalmente silicatos) que se 
encontram nas rochas ígneas e metamórficas, os agentes de decomposição 
química chegam a um produto final: a argila 
 
-Ao contrário com o que ocorre com os solos grossos, o comportamento 
mecânico das argilas é decisivamente influído por sua estrutura em geral, e 
constituição mineralógica em particular. 
 
-As argilas são constituídas basicamente por “silicatos de alumínio 
hidratados”, podendo também apresentar silicatos de magnésio, ferro ou 
outros metais, também hidratados.