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Geotécnica
Aula 3
Prof.: Eduardo fontana
1. SOLOS NA ENGENHARIA:
Conceituação, Partículas constituintes dos solos; Identificação tátil-visual dos solos;
2. FÍSICA DOS SOLOS:
Índices físicos, Granulometria; Compacidade das areias e Consistência das argilas; Identificação 
dos solos por meio de ensaios; Prospecção do subsolo – amostragem;
3. CLASSIFICAÇÃO DO SOLO:
Importância da classificação; Classificação Unificada; Sistema Rodoviário de Classificação;
Classificações regionais; Classificação dos solos pela sua origem; Solos lateríticos;
4. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS:
Definição e importância; Curva de compactação; Ensaio de compactação; Equipamentos de 
compactação; Controle de compactação;
5. TENSÕES NOS SOLOS:
Conceito de tensões num meio particulado; Tensões devidas ao peso próprio do solo; Princípio 
das tensões efetivas; Distribuição de tensões; Aplicações da Teoria da Elasticidade;
Considerações sobre o emprego da Teoria da Elasticidade;
Os solos podem ser classificados
em dois grandes grupos: solos
residuais e solos transportados.
Denominações específicas são empregadas para as diversas faixas de tamanhos de grãos; seus limites,
entretanto, variam conforme os sistemas de classificação. Os valores adotados pela ABNT –Associação
Brasileira de Normas Técnicas – são os indicados nas Tabela
S
O
LO
S
 N
A
 E
N
G
EN
H
A
R
IA
About Earth Materials
• All Earth materials are composed of atoms 
bound together.
• Minerals are composed of atoms bonded 
together and are the building blocks of 
rocks. 
• Rocks are composed of minerals and they 
record various geologic processes.
Distribution of elements in the Earth's crust
element atomic number %
oxygen 8 46.60
silicon 14 27.72
aluminum 13 8.13
iron 26 5.00
calcium 20 3.63
sodium 11 2.83
potassium 19 2.59
magnesium 12 2.09
titanium 22 0.44
hydrogen 1 0.14
PHOSPHORUS 15 0.12
manganese 25 0.10
fluorine 9 0.08
sulfur 16 0.05
Distribution of elements in the Earth's crust
element atomic number %
ZIRCON 40 trace
cobalt 27 trace
zinc 30 trace
selenium 34 trace
molybdenum 42 trace
tin 50 trace
iodine 53 trace
boron 5 trace
cobalt 27 trace
zinc 30 trace
selenium 34 trace
molybdenum 42 trace
tin 50 trace
iodine 53 trace
1. What Are Minerals?
What Are Minerals?
Geologists define mineral as a naturally occurring,
solid, crystalline substance, usually inorganic, with
a specific chemical composition.
1. What Are Minerals?
Naturally occurring = found in nature
Solid, crystalline substance = atoms are 
arranged in orderly patterns
Usually inorganic = not a product of 
living tissue
With a specific chemical formula = 
unique chemical composition
Electron Transfer:
Sodium (Na) + chlorine (Cl) = 
NaCl (halite)
Each sodium ion (circled in red) 
is surrounded by 6 chloride ions 
(circled in yellow), and vice versa.
Mineral Chemical formula
Cleavage planes
and number of
cleavage directions
Silicate
structure Specimen
1 plane Isolated
tetrahedra
2 planes at 90°
Single chains
2 planes at 60°
and 120° Double chains
1 plane Sheets
Olivine
Pyroxene
Amphibole
Micas
Feldspars
2 planes at 90° Three-dimensional
framework
(Mg, Fe)2SiO4
(Mg, Fe)SiO3
Ca2(Mg, Fe)5Si8O22(OH)2
Muscovite:
KAl2(AlSi3O10)(OH)2
Biotite:
K(Mg, Fe)3AlSi3O10(OH)2
Orthoclase feldspar:
KAlSi3O8
Plagioclase feldspar: 
(Ca, Na) AlSi3O8
Propriedades físicas dos minerais
• Cor
• Brilho
• Traço (ou risca)
• Clivagem
• Fractura
• Dureza
• Densidade
• Magnetismo
• Sistema cristalino
5. Physical Properties of Minerals
Mica and its
cleavage
5. Physical Properties of Minerals
Pyrite and
its crystal
habit
5. Physical Properties of Minerals
Calcite and its
cleavage
5. Physical Properties of Minerals
5. Physical Properties of Minerals
Hematite and 
its streak
Elementos 
Nativos
Ouro (Au) 
Sulfetos
Galena (PbS)
Óxidos
Hematita (Fe2O3)
Halóides
Fluorita (CaF2)
Carbonatos
Malaquita (CuCO3)
Sulfatos
Barita (BaSO4)
Fosfatos
Apatita 
(Ca5(PO4)3(F,OH,Cl))
Hidróxidos
Gibbsita 
(Ca5(PO4)3(F,OH,Cl))
Silicatos
Quartzo – SiO2
Silicatos
Quartzo – SiO2
Silicatos
Quartzo – SiO2
Silicatos
Quartzo – SiO2
Silicatos
Quartzo – SiO2
Silicatos
Feldspatos
- Potássico (K)
- Plagioclásio (Na)
- Potássico/Sódico
Silicatos
Feldspato Potássico (KAlSi3O8)
- Sanidina
- Microclínio/Ortoclásio
- Adulária
Silicatos
Plagioclásio (Ca,Na)Al (Al,Si)Si2O8
- Albita (Ab): (Na1-0,9,Ca0-0,1)Al(Al0-0,1,Si1-0,9)Si2O8
- Anortita (An): (Na0,1-0,Ca0,9-1)Al(Al0,9-1,Si0,1-0)Si2O8
- Oligoclásio: (Ca,Na)Al(Al,Si)Si2O8
- Andesina: (Na0,7-0,5,Ca0,3-0,5)Al(Al0,3-0,5,Si0,7-0,5)Si2O8
- Labradorita: (Na0,5-0,3,Ca0,5-0,7)Al(Al0,5-0,7,Si0,5-0,3) Si2O8
Silicatos
- Plagioclásio maclado
Silicatos
- Plagioclásio sem macla
Silicatos
- Microclínio
Silicatos
Granada – X3Y2(SiO4)3
- Piropo Mg3Al2(Si3O12)
- Almandina Fe3Al2(Si3O12)
- Espessartita Mn3Al2(Si3O12)
- Andradita Ca3(Fe,Ti)2(Si3O12)
- Grossulária Ca3Al2(Si3O12)
- Uvarovita Ca3Cr2(Si3O12)
Silicatos
Granada
Silicatos
Olivina
- forsterita – Mg3Al2(Si3O12)
- faialita – (Fe,Mn,)2SiO4
Silicatos
Olivina – (Mg,Fe)2SiO4)
Silicatos
Piroxênios
Ex.
- Ortopiroxênios (OPX) (Mg,Fe)2Si2O6
- Enstatita
- Hiperstênio
- Clinopiroxênios (CPX)
- Aegirina (NaFeSi2O6)
- Augita (Ca,Mg,Al)2(Si,Al)2O6
- Diopsídio (CaMgSi2O6)
- Jadeíta (NaAlSi2O6)
- Pigeonita (Mg,Fe,Ca)(Mg,Fe)Si2O6
Silicatos
Piroxênios
Silicatos
Piroxênios – Enstatita (OPX)
Silicatos
Anfibólios
Ex.
- Actinolita (Ca,Na)2(Mg,Fe)5(Si,Al)8O22(OH)2
- Hornblenda
Ca2Na(Mg,Fe)4(Al,Fe,Ti)AlSi8AlO2(OH,O)2
- Pargasita (Ca,Na)2(Mg,Fe)4AlSi6Al2O22(OH)2
- Tremolita Ca2Mg5Si8O22(OH)2
Silicatos
Anfibólios
Silicatos
Anfibólio – Hornblenda marrom
Silicatos
Micas
Ex.
- Biotita K2(Mg,Fe
2+)6-4(Fe
2+,Al,Ti)0-2 Si6-5Al2-3O20(OH,F)4
- Flogopita K(Mg,Fe2+)3Si3AlO10(OH,F)2
- Moscovita KAl2Si3AlO10(OH,F)2
Silicatos
Micas – Biotita
Silicatos
Zircão - ZrSiO4
Silicatos
Zircão - ZrSiO4
Basalt geode with blue chalcedony, calcite and 
mordenite bobbles, India.
Roselite and Cobaltaustinite.
Taouz Errachidia Morocco.
GRANADA
Aquamarine from Summayar, 
Nagar Valley, Gilgit.
argilas
As argilas fazem parte da constituição
mineralógica de partículas físicas dos
solos, junto com as partículas
de silte e areia. No solo essas partículas
estão intimamente misturadas.
Minerais do grupo das argilominerais:
•Haloisita - Al2Si2O5(OH)4
•Caulinita - Al2Si2O5(OH)4
•Ilita - (K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)]
•Montmorillonita - (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O
•Vermiculita - (MgFe,Al)3(Al,Si)4O10(OH)2·4H2O
•Talco - Mg3Si4O10(OH)2
•Paligorsquite - (Mg,Al)2Si4O10(OH)·4(H2O)
•Pirofilita - Al2Si4O10(OH)2
A argila origina-se da desagregação de rochas feldspáticas, por
ataque químico (por exemplo, pela água ou pelo ácido carbônico) ou
físico (erosão, vulcanismo), que produz a fragmentação em partículas
muito pequenas.
Normalmente as jazidas são formadas pelo processo de
depósito aluvial, ou seja, as partículas menores (e, portanto, mais
leves), partículas inferiores a 2 micra (0.002mm), são levadas pela
corrente de água e depositadas no lugar onde a
força hidrodinâmica já não é suficiente para mantê-las em suspensão.
Esses locais são os chamados depósitos argilíticos.
As argilas assim geradas são chamadas de secundárias, já que
a argila primária permanece no localonde se originou, sendo este o
caso da formação das jazidas decaulino.
Num processo inverso, de litificação, a argila pode-se
transformar em rocha sedimentar se um depósito de argila
for desidratado e submetido a compactação (normalmente pela
pressão de camadas superiores), dando origem a rochas clásticas
mais finas (lutitos ou pelitos) cujos exemplos podemos citar:
os folhelhos, que se apresentam bem estratificados, e os argilitos,
que possuem pouca ou nenhuma estratificação.
De acordo com uma norma da ABNT,
a NBR 6502 sobre Rochas e solos -
Terminologia de 1995, ela define silte
como: solo que apresenta baixa ou
nenhuma plasticidade e que exibe baixa
resistência quando seco o ar. As propriedades
dominantes de um determinado solo são
devidas à partes constituídas pela fração silte.
Chama-se silte ou limo a todo e qualquer
fragmento de mineral ou rocha menor do
que areia fina e maior do que argila e que
na escala de Wentworth, de amplo uso em
geologia, corresponde a diâmetro > 4 µm e <
64 µm (1/256 = 0,004 a 1/16 = 0,064 mm).
Este Sistema, muito empregado na
engenharia rodoviária em todo o
mundo, foi originalmente proposto nos
Estados Unidos.
E também baseado na granulometria e
nos limites de Atterberg.
Ω Os limites de Atterberg ou limites de consistência são um método de avaliação
da natureza de solos criado por Albert Atterberg. Através duma série de testes e
ensaios é possível definir o Limite de liquidez, o Limite de plasticidade e o Limite de
contração de um solo. Apesar da sua natureza fundamentalmente empírica, estes
valores são de grande importância em aplicações de Mecânica dos solos, tais como
a determinação do Índice de plasticidade e a actividadePE ou Atividade dos solosPB.
O limite de liquidez (LL) é o teor em água acima do qual o solo adquire o
comportamento de um líquido.
A passagem do estado sólido para o estado líquido é gradual, por consequência,
qualquer definição de um limite de fronteira terá de ser arbitrário.
É possível determinar o limite de liquidez de um solo através de dois dispositivos: a
concha de Casagrande e o penetrómetro de cone.
Especificacões da concha de 
Casagrande.
Sistema Rodoviário de Classificação
Este Sistema, muito empregado na
engenharia rodoviária em todo o
mundo, foi originalmente proposto nos
Estados Unidos.
E também baseado na granulometria e
nos limites de Atterberg.
Ω Os limites de Atterberg ou limites de consistência são um método de avaliação
da natureza de solos criado por Albert Atterberg. Através duma série de testes e
ensaios é possível definir o Limite de liquidez, o Limite de plasticidade e o Limite de
contração de um solo. Apesar da sua natureza fundamentalmente empírica, estes
valores são de grande importância em aplicações de Mecânica dos solos, tais como
a determinação do Índice de plasticidade e a actividadePE ou Atividade dos solosPB.
O Limite de plasticidade (LP) é o teor de umidade abaixo do qual o solo passa do
estado plástico para o estado semi-sólido, ou seja ele perde a capacidade de ser moldado e
passa a ficar quebradiço.
Deve-se observar que esta mudança de estado ocorre nos solos de forma gradual, em
função da variação da umidade, portanto a determinação do limite de plasticidade precisa
ser arbitrado.
Desta forma torna-se muito importante a padronização do ensaio, sendo que no Brasil ele
é realizado pelo método da norma NBR 7180.
O ensaio de determinação do Limite de Plasticidade consiste, basicamente, em se
determinar a umidade do solo quando uma amostra começa a fraturar ao ser moldada com
a mão sobre uma placa de vidro.
Os solos grossos são subdivididos em:
A-1a – Solos grossos, com menos de 50% passando na
peneira nº 10 (2,0 mm), menos de 30% passando na
peneira nº 40 (0,42 mm) e menos de 15%passando na
peneira nº 200. O IP dos finos deve ser menor do que
6. Correspondem, aproximadamente, aos pedregulhos
bem graduados, GW, do Sistema Unificado.
A-1b – Solos grossos, com menos de 50% passando
pela peneira nº 40 e menos de 25% na peneira nº200,
também com IP menor que 6. Corresponde à areia
bem graduada, SW.
A–3 – Areias finas, com mais de 50% passando na
peneira nº 40 e menos de 10% passando na peneira nº
200. São, portanto, areias finas mal graduadas, com IP
nulo. Correspondem às SP.
A-2 – São areias em que os finos presentes constituem
a característica secundária. São subdivididos em A-2-4,
A-2-5, A-2-6 e A-2-7, em função dos índices de
consistência, conforme o gráfico da Figura.
Classificação pela constatação da porcentagem de material que passa na peneira nº 200:
Solos de graduação grosseira: menos de 35% passando pela peneira 200. (grupos A-1, A-2 e A-3).
Solos com mais de 35% passando na peneira 200 formam os grupos (A-4, A-5, A-6 e A-7).
O que distingue um solo A-4 de um solo A-2-4 é só a porcentagem de finos.
índices de consistência
Classificação Unificada
Este sistema de classificação foi elaborado
originalmente pelo Prof. Casagrande para obras de
aeroportos, tendo seu emprego sido generalizado.
Neste sistema, todos os solos são identificados pelo
conjunto de duas letras, como apresentados na Tabela. As
cinco letras superiores indicam o tipo principal do solo e
as quatro seguintes correspondem a dados
complementares dos solos. Assim, SW corresponde a
areia bem graduada e CH a argila de alta
compressibilidade.
Para a classificação, por este sistema, o primeiro aspecto a
considerar é a porcentagem de finos presente no solo,
considerando-se finos o material que passa na peneira nº 200
(0,075 mm). Se esta porcentagem for inferior a 50, o solo será
considerado como solo de granulação grosseira, G ou S. Se for
superior a 50, o solo será considerado de granulação fina, M, C
ou O.
Solos granulares
Sendo de granulação grosseira, o solo
será classificado como pedregulho ou areia,
dependendo de qual destas duas frações
granulométricas predominar.
Solo com 30% de pedregulho, 40% de areia e
30% de finos, será classificado como areia – S.
Identificado que um solo é areia ou
pedregulho, importa conhecer sua
característica secundária. Se o material tiver
poucos finos, menos de que 5% passando na
peneira nº 200, deve-se verificar como é a sua
composição granulométrica. Os solos
granulares podem ser “bem graduados” ou
“mal graduados”. Nos solos mal graduados há
predominância de partículas com um certo
diâmetro, enquanto que nos solos bem
graduados existem grãos ao longo de uma
faixa de diâmetros bem mais extensa, como
ilustrado na Figura
A expressão “bem graduado” expressa o fato de que a existência de grãos com diversos diâmetros confere ao solo, em
geral, melhor comportamento sob o ponto de vista de engenharia. As partículas menores ocupam os vazios
correspondentes às maiores, criando um entrosamento, do qual resulta menor compressibilidade e maior resistência. Esta
característica dos solos granulares é expressa pelo “coeficiente de não uniformidade”, definido pela relação:
onde “D60” é o diâmetro abaixo do qual se situam 60% em peso das partículas e, analogamente, “D10” é o diâmetro
que, na curva granulométrica, corresponde `porcentagem que passa igual a 10%. O “D10” é também referido como
“diâmetro efetivo do solo” denominação que se origina da boa correlação entre ele e a permeabilidade dos solos,
verificada experimentalmente. Quanto maior o coeficiente de não uniformidade, mais bem graduada é a areia. Areias
com CNU menor do que 2 são chamadas de areias uniformes. Outro coeficiente, não tão empregado quanto o CNU, é o
coeficiente de curvatura, definido como:
Se o coeficiente de não uniformidade indica a amplitude dos tamanhos de grãos, o coeficiente de curvatura detecta
melhor o formato da curva granulométrica e permite identificar eventuais descontinuidades ou concentração muito
elevada de grãos maisgrossos no conjunto. Considera-se que o material é bem graduado quando o CC está entre 1 e 3.
Na Figura estão representadas curvas de três areias com CNU = 6 e com diferentes CC. Quando CC é menor que 1, a
curva tende a ser descontínua; há falta de grãos com um certo diâmetro. Quando CC é maior que 3, a curva tende a ser
muito uniforme na sua parte central. Ao contrário das duas outras, quando o CC está entre 1 e 3, a curva granulométrica
se desenvolve suavemente. É rara a ocorrência de areias com CC fora do intervalo entre 1 e 3, razão pela qual este
coeficiente é muitas vezes ignorado, mas é justamente para destacar os comportamentos peculiares acima apontados
que ele é útil.
Solos de granulação fina (siltes e
argilas)
Quando a fração fina do solo é
predominante, ele será classificado
como silte (M), argila (C) ou solo
orgânico (O). São os índices de
consistência que melhor indicam o
comportamento argiloso.
Analisando os índices e o
comportamento dos solos, nota-se
que colocando o IP do solo em
função do LL num gráfico, como
apresentado na Figura, os solos de
comportamento argiloso se faziam
representar por um ponto acima de
uma reta inclinada, denominada
Linha A, solos orgânicos, ainda que
argilosos, e solos siltosos são
representados por pontos
localizados abaixo da Linha A; que
no seu trecho inicial, é substituía
por uma faixa horizontal
correspondente a IP de 4 a 7.
Para a classificação destes solos, basta a localização do ponto correspondente ao par de valores IP e LL na Carta de
Plasticidade.
Os solos orgânicos se distinguem dos siltes pelo seu aspecto visual, pois se apresentam com uma coloração escura típica
(marrom escura, cinza escuro ou preto).
Como característica complementar dos solos finos, é indicada sua compressibilidade. Como já visto, constatou-se que os
solos costumam ser tanto mais compressíveis quanto maior seu Limite de Liquidez.
Assim, o Sistema adjetiva secundariamente como de alta compressibilidade (H) ou de baixa compressibilidade (L) os
solos M, C ou O, em função do LL ser superior ou inferior a 50, respectivamente, como se mostra na Carta.
Quando se trata de obter a característica secundária de areia e pedregulhos, este aspecto é desconsiderado. Quando os
índices indicam uma posição muito próxima às linhas A ou B (ou sobre a faixa de IP 4 e 7), é considerado um caso
intermediário e as duas classificações são apresentadas. Exemplos: SC-SM, CL-CH, etc.
Embora a simbologia adotada só considere duas letras, correspondentes às características principal e secundária do solo,
a descrição deverá ser a mais completa possível.
Por exemplo, um solo SW pode ser descrito como areia (predominantemente) grossa e média, bem graduada, com grãos
angulares, cinza. O Sistema considera ainda a classificação de turfa (Pt), que são os solos muito orgânicos onde a
presença de fibras vegetais em decomposição parcial é preponderante.