geologia_solos

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AULA 3 - SOLOS
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1. Origem e formação dos solos
 INTEMPERISMO DAS ROCHAS
 FÍSICO: variação de temperatura, cristalização de sais, 
congelamento d’ água ocasionam a desintegração das 
rochas e levam a formação de solos grosseiros
ex: pedregulhos, areia grossa e média
 QUÍMICO: reações químicas, como hidrólise, 
hidratação, carbonatação e oxidação, e ação de 
microorganismos conduzem à decomposição das rochas e 
levam a formação de solos de granulometria mais fina
ex: areia fina, siltes, argilas
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 Uma vez que os agentes do intemperismo são atmosféricos e 
atuam na superfície, a rocha vai se decompondo ou 
desintegrando de cima para baixo 
 Isso leva a estados de decomposição diferentes para 
profundidades diferentes do subsolo, denominados A, B, C e 
D, onde:
A Solo
B Solo de alteração de rocha
C Rocha alterada
D Rocha sã
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2. Tipos de solos e suas principais 
características
 SOLOS RESIDUAIS: se originam da decomposição das 
rochas pelo intemperismo, sendo que os materiais 
intemperizados ficam no próprio local de origem, “in situ”
 SOLOS TRANSPORTADOS OU SEDIMENTARES: 
se formam a partir do transporte dos solos residuais ou de 
outros materiais, por qualquer meio de transporte, para 
regiões diferentes à de origem 
 Em função do agente de transporte, os principais tipos 
de solos transportados são: solos coluvionares
solos aluvionares
solos orgânicos
solos eólicos (dunas)
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3. Origem e formação dos Solos 
Tropicais
 Nos climas tropicais, a tendência de decomposição 
química das rochas pré-existentes é para a formação de 
hidróxidos de ferro ou alumínio, ou de ambos. A esse 
processo dá-se o nome de LATERIZAÇÃO ou 
LATOSSOLIZAÇÃO
 Os solos que procederam do processo de laterização são 
denominados SOLOS TROPICAIS ou SOLOS 
LATERÍTICOS
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7
8
SOLOS LATERÍTICOS 
(SOLOS TROPICAIS)
 camadas superficiais;
 coloração geralmente vermelha 
ou amarela devido a presença de 
óxidos de Fe ou Al; 
 minerais estáveis, homogêneo e 
pouco erodíveis;
 a espessura da camada é da 
ordem de alguns metros
SOLOS SAPROLÍTICOS 
(SOLOS RESIDUAIS E 
TRANSPORTADOS)
 camada de solo proveniente da 
decomposição da rocha matriz, 
herdando suas feições;
 minerais não estáveis, 
heterogêneos e suceptíveis à
erosão;
 a espessura da camada é da 
ordem de dezenas de metros
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3.1 Processo de Laterização
Para ocorrer o processo de Laterização, além da existência 
de rochas em ambiente de clima tropical, deve existir 
condições especiais como:
 A topografia deve ser suave, reduzindo ao mínimo o 
efeito erosivo;
 A rocha deve ser porosa para que a água possa 
penetrar e agir na decomposição; 
 Deve alterar-se a estação chuvosa com uma estação 
seca, durante este tempo a água ficará agindo nos 
poros da rocha em vias de decomposição;
 A condição mais importante é a do Ph da água, que 
deve ser favorável (entre 8 e 9) 
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 O solo tropical não é certamente o único solo que 
ocorre nas regiões tropicais, pois nem sempre 
ocorrem todas as condições especiais de: clima, 
topografia e Ph da água, simultaneamente para que 
se dê a Laterização
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(1) Solos Lateríticos (2) Solos Saprolíticos (3) Rocha Sã 
(4) Solos Residuais (5) Solos Transportados
3.2 Perfil Geológico em Regiões de 
Climas Tropicais
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4. Características dos Solos
 TAMANHO DOS GRÃOS
 FORMA DOS GRÃOS
 ESTRUTURA: SISTEMA SÓLIDOS-ÁGUA-AR
 COMPOSIÇÃO MINERALÓGICA
4.1 Tamanho dos Grãos
Escala da ABNT
ArgilaSilte
Areia
fina
Areia 
média
Areia 
grossaPedregulho
2 mm 0,6 mm 0,2 mm 0,06 mm 0,002 mm
Fração grossa do solo Fração fina do solo
60 mm
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4.2 Forma dos Grãos
 Esferoidais ou Arredondadas – em solos arenosos
 Lamelares – em solos argilosos e micáceos
 Fibrosas – em solos orgânicos
ArgilaSilte
Areia
fina
Areia 
média
Areia 
grossaPedregulho
2 mm 0,6 mm 0,2 mm 0,06 mm 0,002 mm
Grãos esferoidais ou arredondados Partículas 
lamelares
60 mm
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4.4 Estrutura: Sistema Solo-Água-Ar
ar
água
sólidos
Pa
Ps
P
Va
Vs
V
Vv
VOLUME PESO
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5. Ensaios para Caracterização dos Solos
Para a identificação dos solos a partir das partículas que os 
constituem são empregados correntemente os ensaios:
 Exame tátil-visual
 Análise Granulométrica: Peneiramento
Sedimentação
 Índices de Consistência: Limite de Liquidez (LL)
Limite de Plasticidade (LP)
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5.1 Análise Granulométrica
 PENEIRAMENTO: distribuição granulométrica dos 
grãos com   0,074 mm (# nº200) 
 SEDIMENTAÇÃO: distribuição granulométrica dos 
grãos com  < 0,074 mm (# nº200) 
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SEDIMENTAÇÃO PENEIRAMENTO
0,074mm (peneira nº200)
curva granulométrica
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100
Diâmetro dos grãos (mm)
%
 P
as
sa
nd
o
solo mau graduado
solo bem graduado
peneiramentosedimentação
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5.2 Índices de Consistência
sólido semi 
sólido
plástico líquido
LC LP LL h (%)
V
IP = LL – LP 
 LL maior umidade em que o solo ainda se encontra plástico
 LP menor umidade em que o solo ainda se encontra plástico
 IP intervalo de umidade em que o solo se encontra plástico
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LIMITE DE PLASTICIDADE (LP): é a quantidade de água abaixo 
do qual o solo se comporta como material sólido; é definido como 
a umidade necessária para se confeccionar com a mão pequenos 
cilindros de solo com diâmetro de 3 mm sobre uma superfície lisa
LIMITE DE LIQUIDEZ (LL): é a quantidade de água acima da 
qual o solo se comporta como um líquido viscoso; é definido como 
a umidade que corresponde a 25 golpes do aparelho de Casagrande
ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP): mede a plasticidade do solo, 
que é a propriedade segundo a qual um solo pode ser moldado ou 
ser deformado sem sofrer rupturas e fissuras; é definido como o 
intervalo entre o LL e o LP
 IP alto = solo plástico; IP baixo = solo pouco plástico 
 Areia não apresenta plasticidade (IP = 0)
 Argila e Silte podem apresentar IP elevado ou baixo, dependendo 
do mineral constituinte
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6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Classificar um solo é distingui-lo do universo geral dos 
solos, situando-o num grupo que apresenta 
características comuns no tocante às suas 
propriedades geotécnicas, tendo como base o 
resultado de ensaios simples
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Classificações 
Geotécnicas
Solos 
Temperados
Solos 
Tropicais
SUCS
HRB
MCT
Baseado nos resultados 
dos ensaios:
Análise Granulométrica 
Índices de Consistência 
Baseada nos resultados 
dos ensaios:
Compactação MINI 
MCV 
Perda de Massa por 
Imersão 
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6.1 Sistema de Classificação Unificada
 A classificação unificada foi proposta durante a 
Segunda Guerra Mundial para a construção de 
aeroportos em vários locais do globo
 Nela os solos são agrupados em 14 grupos, 
representados por 2 letras, da seguinte forma:
solos grossos: GW; GP; GM; GC; SW; SP; SM; SC
solos finos: CL; CH; ML; MH; OL; OH; Pt
HLL > 50%Ptturfa
LLL < 50%Oorgânico
CargilosoCargila
MsiltosoMsilte
Pmal graduadoSareia
Wbem graduadoGpedregulho
2º letraSubgrupos1º letraTipo de solo  
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6.2 Sistema de Classificação Rodoviária 
(HRB)
 O sistema HBR foi promovido nos EUA pelo Highway
Research Board e aprovado pela AASHTO em 1945 
para classificação de solos para obras viárias; no Brasil 
utiliza-se largamente este critério
 Nele os solos são divididos de A-1 a A-8: 
A-1-a; A-1-b; A-2-4; A-2-5; A-2-6; A-2-7; A-3; A-4; 
A-5; A-6; A-7-5; A-7-6
 Sendo que os solos A-1-a; A-1-b; A-2-4;A-2-5; A-3 são 
considerados solos de comportamento excelente a bom, 
como camada para composição da estrutura de pavimento
 Os outros solos são considerados solos de comportamento 
regular a mau
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ArgilasSiltes
A-2-4
Regular a mauExcelente a bom
Comportamento 
como camada de 
pavimento
Solos grossosTipo de material
>11>111010>11>111010NP6Índice de Plasticidade
>4040>4040>4040>4040Limite de Liquidez
>35>35>35>3535353535102515nº200 (#0,075 mm)
>505030nº40 (#0,42 mm)
50nº10 (#2,00 mm)
Granulometria - % 
passada
A-7-6A-7-5
A-6A-5A-4
A-2-7A-2-6A-2-5
A-2
A-1-bA-1-a
A-7
A-3
A-1Grupos e 
Subgrupos
Solos siltosos e argiloso 
>35% passando na peneira 
nº200
Solos Granulares 35% passando na peneira 
nº200
Classificação 
Geral
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6.3 Classificação dos Solos Tropicais
Classificação
MCT
MCT 
MCT
expedita
Baseada nos resultados dos 
ensaios:
Compactação MINI MCV 
Perda de Massa por Imersão
Método da 
Pastilha
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6.3 Classificação dos Solos Tropicais
 METODOLOGIA MCT: 
 Ensaio para solos  < 2,00 mm
 Essa metodologia baseia-se em ensaios em corpos de 
prova compactados de dimensões reduzidas ( = 5 cm 
e H = 5 cm): 
* Ensaio de Compactação MINI MCV
* Ensaio de Perda de Massa por Imersão
 Classificação dos solos: 
* com comportamento laterítico (L)
* com comportamento não laterítico (N)
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Compactação MINI MCV Perda de massa por imersão
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Coeficientes obtidos dos ensaios de Compactação Mini-MCV 
e Perda de Massa por Imersão: d´; PI; c´; e´
d’
Curva de 
compactação
PI
Perda de Massa 
por Imersão
c’
Curva de 
deformabilidade
3
1
'
02,0
100
' 




 
d
PIe
Solo com Comportamento Laterítico (L)
Solo com Comportamento Não Laterítico (N)
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LG’LA’
LA
NA
NS’
NG’
NA’
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
0,5
1,0
1,5
2,0
Coeficiente c’
Ín
di
ce
 e
’
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A classificação divide os solos em duas grandes classes de 
comportamento: 
 Solos de comportamento Lateríticos (L), sendo subdivididos 
em 3 grupos:
LA – areia laterítica quartzosa
LA’ – solo arenoso laterítico
LG – solo argiloso laterítico
 Solos de comportamento Não Lateríticos (N), sendo 
subdividido em 4 grupos:
NA – areias, siltes e misturas de areias e siltes com 
predominância de grão de quartzo e/ou mica
NA’ – solo arenoso não laterítico
NS’ – solo siltoso não laterítico
NG’ – solo argiloso não laterítico
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 Metodologia MCT Expedita (MÉTODO DA 
PASTILHA)
 Ensaio para solos  < 0,42 mm
 Essa metodologia baseia-se em ensaios em corpos de 
prova compactados de dimensões reduzidas ( = 2 cm 
e H = 0,5 cm): 
* Contração Diametral
* Resistência a Penetração
 Classificação dos solos: 
* com comportamento laterítico (L)
* com comportamento não laterítico (N) 
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PREPARAÇÃO DA 
AMOSTRA
A fração de solo passando na peneira nº40 
(#0,42mm) é umedecida e espatulada 
intensamente até obter-se consistência 
adequada
MOLDAGEM
Molda-se pastilhas em anéis de =20mm e 
h=5mm, que são levados a secar em 
temperatura de cerca de 60ºC
DETERMINAÇÃO 
DA CONTRAÇÃO 
DIAMENTRAL
Após a secagem, mede-se a contração da 
pastilha, ou seja, a diferença entre o 
diâmetro do anel e o da pastilha
REABSORÇÃO 
D’ÁGUA
Os anéis com as pastilhas são colocados 
sobre uma placa porosa saturada, 
observando-se o inchamento, trincamento
e amolecimento
DETERMINAÇÃO 
DA RESITÊNCIA 
A PENETRAÇÃO
É analisada a penetração de uma ponta de 
aço de =1,30 mm e massa=10g sobre a 
pastilha saturada
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36
37
LG’LA’-LG’LA’LA-LA’
LA
(NG’-NS’)
NG’NA’NA’-NS’NA’/NS’NA
NS’-NG’
NS’/NA’
NS’-NA’
NA-NS’
Contração diametral (mm)
0,15 0,22 0,55 0,9 1,1
Pe
ne
tr
aç
ão
 (m
m
)
0
1
2
3
4
5
0,2 0,5 0,8 1,3 1,7
Coeficiente c’
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7. Métodos de Investigação do Subsolo
Os métodos se dividem em dois grandes grupos: 
 MÉTODOS DIRETOS: envolvem a observação 
direta o solo ou da rocha através da perfuração do 
subsolo e da coleta de amostras
 MÉTODOS INDIRETOS OU GEOFÍSICOS:
baseiam-se na medição de campos de força na 
superfície do terreno investigado, naturais ou nela 
criados artificialmente, e predizer tipos de materiais e 
estruturas geológicas
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7.1 Métodos Diretos de Investigação
Os métodos diretos se dividem em dois grandes grupos, em 
função da natureza do equipamento utilizado: 
 MÉTODOS MANUAIS: englobam todos os 
métodos de investigação expeditos e que não 
necessitam de equipamentos especiais ou equipes 
numerosas
 poços e trincheiras de investigação, sondagem a 
trado
 MÉTODOS MECÂNICOS: envolvem, em suas 
diferentes modalidades, equipamentos especializados 
com variados graus de complexidade. Os 
equipamentos se distinguem em função dos materiais 
para os quais se destinam: solos ou rochas
 sondagem a percussão e sondagem rotativa
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7.1.1 Métodos Diretos Manuais
A) Poços e Trincheiras de Inspeção
Os poços de inspeção são escavações verticais, com profundidade 
limitada e sem escoramento, que permitem o acesso ao interior do
terreno para exame direto in situ do material e coleta de amostras 
indeformadas e deformadas; muito utilizados para investigação de 
Rochas e Solos
Limitações:
 Lençol freático (N.A.) 
 Horizonte rochoso
B) Sondagem a Trado
Perfuração de pequena profundidade executada com trado manual, que 
permite a retirada de amostras deformadas
Limitações:
 Executada somente em horizonte de solo de baixa a 
média resistência
 Horizonte rochoso
 N.A.
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7.1.2 Métodos Diretos Mecânicos
A) Sondagem a Percussão ou SPT
 A sondagem a percussão consiste na perfuração do subsolo 
através de um conjunto de hastes metálicas e amostrador 
submetido a golpes de um peso que o faz penetrar no terreno
 A contagem do número de golpes necessários à introdução 
do amostrador, metro a metro, fornece um “Índice de 
Resistência à Penetração”
Limitações:
 Executada somente em espessas e contínuas 
camadas de solo 
 Horizonte rochoso
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B) Sondagem Rotativa
O método da sondagem rotativa permite: 
• Retirada de amostras para observação direta da rocha e 
para a execução de ensaios de resistência da mesma
• Verificação do estado de alteração e fragmentação da 
rocha
• Execução de ensaios de perda d’água e de 
permeabilidade do maciço
• Execução de injeção de vedação no maciço
Limitações:
 Executada somente em horizonte rochoso
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7.2 Métodos Geofísicos de Investigação
Os principais métodos geofísicos são:
 MÉTODOS SÍSMICOS: têm por objetivo estudar a 
distribuição, em profundidade, da velocidade de propagação 
de ondas acústicas e a sua relação com as características 
físicas do meio geológico, tais como: densidade, constantes 
elásticas, porosidade, composição mineralógica e química, 
conteúdo de água e tensão de confinamento
 Utilizados para investigação de solos e rochas 
 MÉTODOS ELÉTRICOS: têm por objetivo estudar a 
propagação de uma corrente elétrica e a sua relação com as 
características físicas do meio geológico
 Utilizados somente para investigação de rochas