Parte 1

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MECÂNICA DOS SOLOS
ROCHAS E SOLO
• O solo é toda ocorrência natural de depósitos brandos ou moles cobrindo um 
substrato rochoso e que são produzidos pela desintegração física e decomposição 
química (intemperismo) das rochas e que podem ou não conter matéria orgânica 
(Singh, 1967)
ROCHAS
• Rocha é definida pelo engenheiro como qualquer material endurecido 
que requer a utilização de perfuração, explosivos, ou outros métodos 
semelhantes para realizar o desmonte.
• Material sólido, consolidado e constituído por um ou mais minerais, com 
característica físicas e mecânicas especificas para cada tipo.
ROCHAS
ROCHAS ÍGNEAS
• São formadas pela solidificação do magma fundido expelido do manto 
terrestre.
• Rochas Ígneas Intrusiva: Magmas cristalizados a grandes profundidades 
no interior da crosta esfriam lentamente, possibilitando que seus cristais 
se desenvolvam até atingir tamanhos visíveis a olho nu (>> 1 mm). 
• Rochas Ígneas Vulcânicas: O magma atinge a superfície da crosta e entra 
em contato com a temperatura ambiente, resfriando-se muito 
rapidamente. Como a solidificação é praticamente instantânea, os cristais 
não têm tempo para se desenvolver, sendo portanto muito pequenos, 
invisíveis a olho nu. 
ROCHAS ÍGNEAS
• Os tipos de rochas formadas pelo 
solidificação do magma dependem de 
fatores, como por exemplo: a velocidade 
do resfriamento e a composição do 
magma.
ROCHAS ÍGNEAS – PRINCÍPIO DA 
REAÇÃO DE BOWEN
• Explica a sequência pela qual novos minerais são formados por 
resfriamento do magma. 
• Os cristais dos minerais crescem, podendo se sedimentar. Os que ficam 
suspensos reagem com o material fundido para formar um novo mineral 
sob temperatura inferior.
▫ Série de reação ferromagnesiana descontínua: os minerais gerados são 
diferentes em suas composições químicas e estrutura cristalina.
▫ Série de reação de feldspato plagioclásio contínua: os minerais formados 
têm diferentes composições químicas com estrutura cristalina similar.
ROCHAS ÍGNEAS – PRINCÍPIO DA REAÇÃO DE 
BOWEN
ROCHAS SEDIMENTARES
• São compostas por fragmentos de rochas, provenientes do intemperismo e da 
erosão, transportados, depositados e litificados. Cobrem cerca de 75% da 
superfície terrestre e 90% dos leitos marinhos e corresponde a 5% do volume 
da Terra. As rochas sedimentares são importantes fontes de material fóssil. 
• As rochas sedimentares formadas pela acumulação de fragmentos de minerais 
ou de rochas intemperizadas são denominadas rochas clásticas ou detríticas, 
como o arenito. Existem também rochas sedimentares formadas pela 
precipitação de sais a partir de soluções aquosas saturadas (p. ex. evaporito) 
ou pela atividade de organismos em ambientes marinhos (p. ex. calcário), 
sendo denominadas rochas químicas. 
ROCHAS SEDIMENTARES
ROCHAS METAMÓRFICAS
• São produto da transformação de qualquer tipo de rocha, através do 
metamorfismo. Este é o processo que altera a composição e textura das 
rochas, quando esta é levada a um ambiente onde as condições físicas 
(pressão, temperatura) são muito distintas daquelas onde ela se formou. 
Nestes ambientes, os minerais podem se tornar instáveis e reagir 
formando outros minerais e grãos de minerais são cisalhados que 
fornecem uma textura foliada à rocha. 
ROCHAS METAMÓRFICAS
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.
INTEMPERISMO
INTEMPERISMO
INTEMPERISMO
INTEMPERISMO
INTEMPERISMO
INTEMPERISMO FÍSICO
• Consiste na ocorrência de processos que são responsáveis pelas 
fragmentações ou fissuras nas rochas, separando minerais antes 
ordenados de forma coesa e transformando uma superfície então 
homogênea em uma rocha descontínua. Os principais agentes 
responsáveis pelo intemperismo físico são a água (e seus processos de 
evaporação, congelamento etc.), as variações de umidade e temperatura, 
entre outros.
INTEMPERISMO QUÍMICO
• É caracterizado pelas transformações químicas oriundas das diferenças 
de pressão e temperatura das rochas. As rochas, então, sofrem um 
processo de decomposição. A intensidade deste intemperismo é 
relacionada com a temperatura, pluviosidade e vegetação, ocorrendo 
principalmente nas regiões intertropicais. 
INTEMPERISMO
• Intemperismo físico:
▫ Variação de temperatura;
▫ Congelamento;
▫ Ação das ondas, do vento, água corrente, etc.
• Intemperismo químico:
▫ Oxidação;
▫ Hidrólise;
▫ Decomposição pelo ácido carbônico;
▫ Decomposição químico-biológica
INTEMPERISMO
• O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha 
muito maior do que o intemperismo físico. 
• 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. 
• 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.
INTEMPERISMO
TIPOS DE SOLOS
• Solos Residuais;
• Solos Transportados;
▫ Aluviões;
▫ Colúvio;
▫ Eólicos;
▫ Glaciais.
• Solos Orgânicos;
SOLOS RESIDUAIS
• São aqueles que permanecem no local de deposição da rocha que o 
originou, observando-se assim uma gradual transição do solo até a rocha 
sã.
• Para 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.
SOLOS RESIDUAIS
SOLOS RESIDUAIS
SOLOS RESIDUAIS
• As condições existentes nas regiões 
tropicais são favoráveis a degradações 
mais rápidas da rocha, razão pela qual há 
uma predominância de solos residuais 
nestas regiões (Ex : Centro Sul do Brasil)
• Como a ação das intempéries se dá, em 
geral, de cima para baixo, as camadas 
superiores são, via de regra, mais 
trabalhadas que as inferiores.
• Na Amazônia existem os maiores perfis de 
solos residuais do mundo 
aproximadamente 100m
TIPOS DE SOLOS RESIDUAIS
• RESIDUAL MADURO: Mais próximos à superfície, e que perdeu toda a 
estrutura original da rocha-mãe e tornou-se relativamente homogêneo.
• RESIDUAL JOVEM (SAPROLITO) – Solo que mantém a estrutura 
original da rocha, inclusive veios intrusivos, fissuras e xistosidade, mas 
perdeu a consistência da rocha. Visualmente pode confundir-se com uma 
rocha alterada, mas apresenta pequena resistência ao manuseio. 
• ROCHA 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 SOLOS RESIDUAIS - LATERITAS
• Nas regiões tropicais são formados solos residuais chamados de LATERITAS, 
formados por uma alternância de saturação e secagem do solo original, 
aumentando a concentração de óxidos de ferro e alumina na parte superior. 
São solos vermelhos, moles quando úmidos, porém duros quando expostos ao 
sol.
• A prática da engenharia mostrou que as técnicas tradicionais de classificação e 
hierarquização aplicadas aos solos tropicais lateríticos e saprolíticos eram 
ineficientes e inadequadas, pois não inferiam corretamente as propriedades 
mecânicas. Os lateríticos exibem propriedades peculiares como elevada 
resistência, baixa expansibilidade apesar de serem plásticos, e baixa 
deformabilidade.
TIPOS DE SOLOS RESIDUAIS - LATERITAS
SOLOS TRANSPORTADOS
• São aqueles que, originados em um local, foram transportados para 
outro, através de um agente qualquer.
• Principais agentes de transporte:
▫ Vento 
▫ Água 
▫ Gravidade 
▫ Geleira 
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).
SOLOS ALUVIARES
• 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:
• Textura depende da velocidade da água; 
Ocorrência de camadas de granulometria 
distinta;
• Textura diferenciada:
• - Maior capacidade de transporte;
• - Mais grossos que os eólicos.
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.
SOLOS ORGÂNICOS
• Também são originados “in situ”, formados pela acumulação de restos de organismos:
▫ Vegetal – Plantas raízes etc ;
▫ Animal – Conchas, carapaças etc. 
• 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. 
• Geralmente argilas ou areias finas, os solos orgânicos são de fácil identificação, pela cor 
escura.
• Solos orgânicos geralmente são problemáticos por serem muito compressíveis. Eles são 
encontrados no Brasil principalmente nos depósitos litorâneos, em espessuras de dezenas de 
metros, e nas várzeas dos rios e córregos, em camadas com 3 a 10 m de espessura. 
• O teor de matéria orgânica em peso tem variado de 4 a 20%. Por sua característica orgânica 
apresentam elevados índices de vazios, e por serem de sedimentação recente, possuem baixa 
capacidade de suporte e considerável compressibilidade.
CONSTITUIÇÃO QUÍMICA E 
MINERALÓGICA
• 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.
CONSTITUIÇÃO QUÍMICA E 
MINERALÓGICA
• 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.
• Esses minerais têm, quase sempre, uma estrutura cristalina definida, cujos 
átomos estão dispostos em lâminas.
ARGILOMINERAIS
• Os argilominerais são silicatos complexo de alumínio de duas unidades 
básicas:
▫ Tetraedro de sílica
▫ Octaedro de alumina
• A combinação das unidade tetraédricas de sílica gera uma lâmina de 
sílica. Nesta três átomos de oxigênio na base de cada tetraedro são 
compartilhados por tetraedros adjacentes.
• As unidades octaédricas consistem em seis hidroxilos em torno do átomo 
de alumínio. A combinação das unidades octaédricas forma uma lâmina 
de gibsita. 
ARGILOMINERAIS
• Na lâmina de sílica, cada átomo de silício 
com carga positiva de quatro é ligado a 
quatro átomos de oxigênio com uma carga 
negativa total de oito. Entretanto cada 
átomo de oxigênio é compartilhado por 
dois átomos de silício. O que resulta no 
fato do átomo de oxigênio superior de cada 
unidade tetraédrica ter uma carga negativa 
de um para ser equilibrado. Quando a 
lâmina de sílica empilha sobre a lâmina 
octaédrica , os átomos de oxigênio 
substituem os hidroxilos para equilibrar 
suas cargas. 
tetraedro
ARGILOMINERAIS
• Caulinita
• Ilita
• Montmorilonita
CAULINITA
• Consiste em uma estrutura baseada em uma 
única lâmina de sílica combinada com 
somente uma lâmina de gibsita. Há 
substituição isomórfica muito limitada. Uma 
partícula de caolinita pode consistir em mais 
de 100 pilhas. 
• Em consequência da estrutura rígida, são 
relativamente estáveis em presença da água. 
Sendo considerada não expansiva em 
processo de saturação. 
• É o argilomineral mais comum encontrado 
nos solos residuais. 
• É estável e não caracteriza o solo como 
problemático, principalmente no que se 
refere a característica de plasticidade e 
expansão.
• Usada em pinturas, cerâmica e indústria 
farmacêutica
ILITA
• A ilita consiste em uma lâmina de gibsita
ligada a duas lâminas de sílica, sendo uma 
no topo e outra na parte inferior. As 
camadas de ilita são ligadas por ions de 
potássio. Existe a substituição de alumínio 
por silício na lamina tetraédrica, sem 
alteração de forma (substituição isomorfa).
• Possuem estrutura análoga à das 
montmorilonitas sendo porém menos 
expansivas em virtude da ligação de 
potássio.
MONTMORILONITA
• Tem estrutura semelhante à ilita. Há 
substituição isomorfa de magnésio e ferro 
por alumínio nas lâminas octaédricas. Não 
existem íons de potássio como na ilita e 
grande quantidade de água é atraída para o 
interior do espaço entre as camadas.
• A ligação entre as retículas é frágil (material 
expansivo). ex.: bentonita
• É utilizada na engenharia civil, 
principalmente nas escavações e no reparo 
de fissuras em taludes e barragens de terra.
• Na perfuração de poços de petróleo, as 
bentonitas melhoram as propriedades dos 
fluidos durante a operação de perfuração de 
poços, desempenhando uma ou várias das 
seguintes funções: aumentar a capacidade de 
limpeza do poço, reduzir as infiltrações nas 
formações permeáveis, etc.
BENTONITA
BENTONITA
BENTONITA
BENTONITA
ARGILOMINERAIS
ARGILOMINERAIS
• Superfície específica
• Trocas catiônicas
• Adsorção da água
Cargas negativas nas partículas de argila
• Substituição de um íon por outro, no 
interior da estrutura cristalina de uma 
argila, durante a cristalização ou formação 
do material
• As imperfeições na superfície
• Quebras na continuidade da estrutura, nas 
extremidades da partícula
ARGILOMINERAIS
• A concentração de cátions cai com a 
distância da partícula de argila 
ÁGUA ADSORVIDA
• Uma fina camada de água fortemente 
aderida á partícula, como uma película.
• 1-4 moléculas de água (1 nm) de espessura ,
• Mais viscosa do que a água livre 
ARGILOMINERAIS
TAMANHO DAS PARTÍCULAS
• Uma das principais características dos solos é o tamanho das partículas 
que os compõem. Estas partículas de solo tem uma ampla faixa de 
variação. Geralmente os solos são chamados de pedregulhos, areia, silte
ou argila, de acordo com o tamanho predominante das suas partículas.
• Para descrever os solos de acordo com o tamanhos dos seus grãos, várias 
organizações desenvolveram sistemas de classificação.
TAMANHO DAS PARTÍCULAS
TAMANHO DAS PARTÍCULAS
TAMANHO DAS PARTÍCULAS
• Pedregulhos: são fragmentos de rocha com partículas ocasionais de quartzo, 
feldspato e outros minerais. 
• Areias: são formadas na maior parte de quartzo e feldspato. Outros grãos 
minerais também podem estar presentes.
• Siltes: são frações microscópicas que consistem em grãos muito finos de 
quartzo e algumas partículas em forma de placas que são fragmentos de vários 
minerais.
• Argilas: tem forma principalmentelaminar, composta de partículas 
microscópicas e submicroscópicas de mica, argilominerais e outros minerais. 
Existem partículas com espessura da ordem de 10 Angstrons (0,000001 mm)
TAMANHO DAS PARTÍCULAS
• As argilas foram definidas como partículas que desenvolver plasticidade 
quando misturadas com uma quantidade limitada de água. 
• Plasticidade é uma propriedade dos solos finos argilosos de se 
submeterem a grandes deformações permanentes sem sofrer ruptura, 
fissuramento ou variação de volume apreciável.
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DO SOLO
• NBR 7181 Solo – Análise granulométrica
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DO SOLO
ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DO SOLO
• Ensaio de Peneiramento
• Ensaio de Sedimentação
ENSAIO DE PENEIRAMENTO
ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO
• Usado para conhecer a distribuição granulométrica da porção mais fina 
dos solos. 
• Se baseia na Lei de Stokes. A velocidade de queda de partículas num 
fluido atinge um valor limite que depende do peso específico do material 
da esfera, do peso específico do fluido, da viscosidade do fluido, forma 
da partícula (diâmetro da esfera).
ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO
• Na seção a profundidade z, a maior 
partícula existente é aquela que estava 
inicialmente na superfície e que caiu coma 
a velocidade v=z/t. Partículas maiores não 
podem existir, já que sedimentam com 
maior velocidade. Entretanto, nesta seção 
estão partículas de menor tamanho, na 
mesma proporção inicial, já que à medida 
que uma sai da seção, a que se encontrava 
acima ocupa a posição. O diâmetro da 
maior partícula presente na seção pode ser 
obtido pela Lei de Stokes.
ENSAIO DE SEDIMENTAÇÃO
• No momento em que a suspensão é colocada em repouso, sua densidade 
é igual ao longo de toda a profundidade. Com a sedimentação das 
partículas maiores, a densidade na parte superior do frasco diminui. 
Numa profundidade qualquer, a relação entre a densidade existente e a 
densidade inicial indica a porcentagem de grãos com diâmetro inferior 
ao determinado pela Lei de Stokes.
• As densidades são obtidas através do uso de um densímetro. Este 
também determina a profundidade correspondente. Cada leitura do 
densímetro, em diversos intervalos de tempo, determina um ponto na 
curva granulométrica.
GRANULOMETRIA DE SOLOS 
BRASILEIROS
CURVA DE GRANULOMETRIA
• Diâmetro efetivo: D10
• Coeficiente de não uniformidade: D60/D10
▫ Quanto maior o coeficiente de não uniformidade, mais bem graduada é uma areia. Areiais com CNU<2 são 
chamadas uniforme
• Coeficiente de curvatura: (D30)²/(D10*D60)
• O coeficiente de curvatura detecta melhor o formato da curva granulométrica e permite identificar eventuais 
descontinuidades ou concentração muito elevada de grãos mais grossos no conjuntos. Considera-se que 
FORMA DAS PARTÍCULAS
• Volumosa
▫ Angular
▫ Subangular
▫ Subarredondada
▫ Arredondada
• Laminar
• Fibrilar
FORMA DAS PARTÍCULAS
• Angularidade (A):
• Esfericidade (S):
FORMA DAS PARTÍCULAS
RELAÇÕES ENTRE PESOS E 
VOLUMES
UMIDADE (w)
ÍNCIDE DE VAZIOS (e)
POROSIDADE (n)
GRAU DE SATURAÇÃO (S)
PESO ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS OU 
DOS GRÃOS (γs) 
PESO ESPECÍFICO DA ÁGUA (γW)
•Adotar 10 kN/m³
PESO ESPECÍFICO RELATIVO
• Definição: γ/γW
PESO ESPECÍFICO NATURAL (γn)
PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO 
(γd)
PESO ESPECÍFICO SATURADO (γsat)
PESO ESPECÍFICO SUBMERSO (γsub)
COMPACIDADE
COMPACIDADE
COMPACIDADE
COMPACIDADE
COMPACIDADE
CONSISTÊNCIA
SENSITIVIDADE
SENSITIVIDADE
CONSISTÊNCIA DO SOLO – LIMITES DE 
ATTERBERG
• Os limites são definidos pelo teor de umidade do solo.
LIMITES DE CONSISTÊNCIA
• Refere-se primariamente ao grau de resistência e plasticidade do solo 
que dependem das ligações internas entre as partículas do solo.
• Líquido: é caracterizado pela ausência de resistência ao cisalhamento e o 
solo assume a aparência de um líquido. 
• Plástico: quando o solo começa a perder umidade, passa a apresentar o 
comportamento plástico, ou seja, deforma-se com variação volumétrica 
(sem fissurar-se ao ser trabalhado). 
• Semi-sólido: Ao perder mais água, o material torna-se quebradiço (semi-
sólido). 
• Sólido: não ocorrem mais variações volumétricas pela secagem do solo.
PLASTICIDADE
• É uma propriedade dos solos finos argilosos de se submeterem a grandes 
deformações permanentes sem sofrer ruptura, fissuramento ou variação 
de volume apreciável.
Limite de Liquidez NBR 6459/2017: Solo -
Determinação do limite de liquidez
Limite de Liquidez ABNT (NBR 6459)
Limite de Liquidez ABNT (NBR 6459)
Limite de Liquidez ABNT (NBR 6459)
Limite de Liquidez ABNT (NBR 6459)
• A Inclinação da reta é conhecida como 
índice de fluidez.
LIMITE DE PLASTICIDADE
NBR 7180/2016: Solo — determinação do 
limite de plasticidade
Limite de Plasticidade (NBR 7180)
Limite de Contração 
Limite de Contração 
ÍNDICE DE PLASTICIDADE
ÍNDICE DE PLASTICIDADE
ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA
ÍNDICE LIQUIDEZ
ATIVIDADE DAS ARGILAS
EMPREGO DOS ÍNDICES DE 
CONSISTÊNCIA
• Diversas correlações empíricas podem ser apresentadas através do uso 
desses índices, algumas com restrição a uma determinada região.
• Um dos comportamento que se pode citar, foi o observado por Terzaghi, 
que indica que quanto mais compressíveis (sujeitos a recalques) maiores 
serão os valores para o LL. Com a compressibilidade expressa pelo 
índice de compressão (Cc), foi estabelecida a seguinte correlação: Cc= 
0,009.(LL-10)
ESTRUTURA DOS SOLOS
• O solo é um conjunto de partículas dispostas de forma organizada, 
seguindo leis fixas e segundo a ação de forças naturais.
• Define-se como Estrutura, o arranjo das partículas que compõem o solo. 
A estrutura do solo influencia o seu comportamento como material de 
engenharia.
ESTRUTURA DOS SOLOS
É o arranjo ou a disposição geométrica das partículas de um solo entre si.
• -Formato
• -Tamanho
• -Composição mineralógica
• 1. não coesivos
• 2. coesivos
ESTRUTURA DOS SOLOS
É o arranjo ou a disposição geométrica das partículas de um solo entre si.
• -Formato
• -Tamanho
• -Composição mineralógica
• 1. não coesivos
• 2. coesivos
FORMA DAS PARTÍCULAS
ESTRUTURA DOS SOLOS
ESTRUTURA GRANULAR SIMPLES
• Do ponto de vista da engenharia o comportamento mecânico e hidráulico 
de um solo de granulometria grosseira, fica definido principalmente por 
duas características: COMPACIDADE E ORIENTAÇÃO DAS 
PARTÍCULAS.
ESTRUTURA ALVEOLAR
• A força da gravidade e as forças de superfície quase se equivalem. 
• Observada em areia e silte finos. 
ESTRUTURA EM SOLOS COESIVOS
• Nos solos finos (siltes e argilas), a massa de cada partícula é muito 
pequena, quando comparada com as forças intermoleculares existentes. 
A existência dessas forças de atração faz com que nos solos finos, as 
partículas não se depositem individualmente, mas sim em grupos, 
originando estruturas dos tipos: Dispersa e Floculenta
ESTRUTURA EM SOLOS COESIVOS
• Floculada em água salgada
• Floculada em água não salgada
• Dispersa
ESTRUTURA DOS SOLOS
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
• Importância da classificação dos solos
Diversidade e diferença de comportamento dos diversos solos existentes 
na natureza;
Agrupamento de solos com propriedades físicas semelhantes 
(classificação)
OBJETIVO DA CLASSIFICAÇÃO
• A classificação visa permitir que se estime o comportamento do solo, de 
acordo com o ponto de vista da engenharia, ou de orientar as 
investigações para que se possa analisar de forma adequada seu 
comportamento.
SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS 
SOLOS
• Sistema Unificado de Classificação dos solos (Unified Classification
System - U. S. C.).;
• Classificação do H.R.B. (Highway Research Board);
• Classificação para solos Tropicais;
SISTEMA UNIFICADO DE 
CLASSIFICAÇÃO
• Este sistema é oriundo foi idealizado por Arthur Casagrande, e 
inicialmente utilizado para classificação de solos para construção de 
aeroportos, e depois expandido para outras aplicações,e normalizado 
pela American Society for Testing and Materials (ASTM).
• Os solos neste sistema são classificados em solos grossos, solos finos e 
altamente orgânicos. 
SISTEMA UNIFICADO DE 
CLASSIFICAÇÃO
• Para a fração grossa o parâmetro de classificação utilizado é o tamanho
das partículas.
• Para a fração fina são utilizados os limites de consistência
SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO
• G (gravel)
• S (sand)
• M (mo)
• C (clay)
• O (organic)
• W (well graded)
• P (poorly graded)
• L (low)
• H (high)
SISTEMA UNIFICADO DE 
CLASSIFICAÇÃO
• Solos Grossos: 
▫ Pedregulho: fração que passa na peneira de 76,2 mm e é retida na peneira 
Nº4 (4,75 mm);
▫ Areia: fração que passa na peneira de Nº 4 e é retida na peneira Nº 200 
(0,075 mm).
• Solos Finos: 
▫ fração que passa na peneira Nº 200;
▫ Separados de acordo com o limite de liquidez.
Ín
d
ic
e
 d
e 
p
la
st
ic
id
a
d
e
Limite de Liquidez
Classificação do H.R.B
• Se baseia na granulometria, Limite de Liquidez e índice de plasticidade 
do solo.
• Empregado na engenharia rodoviária
• São classificados em sete grupos principais ( A-1 a A-7)
▫ Os grupos A-1, A-2 e A-3: 35 % ou menos passam na #200
▫ Os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7: mais de 35 % passam na #200
Classificação do H.R.B
• Adiciona outro parâmetro que é o ÍNDICE DE GRUPO (IG)
• IG= 0 – Solos ótimos 
• IG= 20 – Solos péssimos
• IG= 0,2.a +0,005.a.c+0,01.b.d
• Onde:
• a- porcentagem do solo que passa na peneira #200 menos 35%. Se a for negativo 
adota-se Zero como valor e se for maior que 40 usa-se 40.
• b- porcentagem do solo que passa na peneira #200 menos 15% . Se b for negativo 
adota-se Zero como valor e se for maior que 40 usa-se 40.
• c- valor do LL menos 40% . Se c for negativo adota-se Zero como valor e se for 
maior que 20 usa-se 20.
• d- valor do IP menos 10%. Se d for negativo usa-se Zero e se for maior que 20, usa-
se 20.
Classificação do H.R.B
Classificação do H.R.B
Classificação do H.R.B
Classificação do H.R.B
COMPARAÇÃO
CLASSIFICAÇÃO PARA SOLOS 
TROPICAIS
• Em regiões tropicais a classificação segundo S.U.C.S. não se mostrou 
satisfatória, tendo em vista que estes solos se comportam deforma 
distinta.
• Por esta razão foi desenvolvida uma nova classificação chamada de 
M.C.T.
• Os solos são moldados em pastilhas e submetidos a um ensaio 
semelhante ao de compactação, no entanto com uma configuração 
reduzida.
CLASSIFICAÇÃO M.C.T
Limitações do Sistema:
• Aplicável apenas pra solos que passam integralmente na peneira #10 
(2mm);
• A diferenciação dos grupos é feita utilizando propriedades utilizadas em 
obras viárias;
• O ensaio é muito trabalhoso, exige muito tempo de execução e cálculo 
das curvas de compactação.
EXERCÍCIO
Na figura estão as curvas granulométricas de diversos solos. Classifique os 
solos representados pelas curva “c” e “h” pelos sistemas de classificação 
unificado (SUCS) e rodoviário (HRB).
Dados:
Solo c: LL=70% e IP=42%
Solo h: LL=24% e IP=3%
EXERCÍCIO
EXERCÍCIO
EXERCÍCIO
EXERCÍCIO
COMPACTAÇÃO
COMPACTAÇÃO
• A compactação é uma operação onde ocorre a densificação do solo, pela 
remoção do ar de seus vazios, através da aplicação de energia mecânica.
• Tem a finalidade de melhorar diversas propriedades mecânicas do solo:
▫ Resistência;
▫ Deformabilidade;
▫ Permeabilidade
• Simples;
• De grande importância pelo seus efeitos sobre a estabilização de 
maciços terrosos;
• Relaciona-se com os problemas de pavimentação e barragens de terra;
• Visa melhorar suas características de resistências, bem como 
permeabilidade, compressibilidade e absorção de água;
• CompactaçãoAR ≠ AdensamentoH20
COMPACTAÇÃO
• Utilizada em diversas obras de engenharia:
▫ Execução de aterros;
▫ Camadas de pavimentos;
▫ Construção de barragens de terra;
▫ Preenchimento com solo entre estrutura de arrimo e maciço;
▫ Reenchimento de valas;
▫ Reenchimento de cavas de fundações.
• Em 1933, o engenheiro Ralph Proctor publicou suas observações 
relativas a compactação de aterros. Nestas, foi mostrado que ao aplicar-
se determinada energia de compactação, a massa especifica resultante é 
dependente da umidade apresentada pelo solo durante a compactação.
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 
7182
• Normatizado através da NBR 7182 Solo – Ensaio de compactação
▫ Com secagem prévia ou não
▫ Com reuso de material ou não
▫ Diferentes energias de compactação
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
• Embora mantenha-se o procedimento do ensaio, um ensaio de 
compactação pode ser realizado com diferentes energias.
• Definição da energia: função da necessidade de campo.
• Para cada solo e em uma dada energia existem, então, uma wot e um γdmax
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
Onde:
• M é a massa do soquete;
• H é a altura de queda do soquete;
• Ng é o número de golpes por camada;
• Ne é o número de camadas;
• V é o volume de solo compactado.
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
CURVA DE RESISTÊNCIA
• A compactação do solo deve proporcionar 
a este, para a energia de compactação 
adotada, a maior resistência estável 
possível.
• Os solos não devem ser compactados 
abaixo da umidade ótima, por que ela 
corresponde a umidade que fornece 
estabilidade ao solo. Não basta que o solo 
adquira boas propriedades de resistência e 
deformação, elas devem permanecer 
durante todo o tempo de vida útil da obra.
ESTRUTURA DOS SOLOS 
COMPACTADOS
EFEITOS DA COMPACTAÇÃO SOBRE 
SOLOS COESIVOS
ATERRO EXPERIMENTAL
ATERRO EXPERIMENTAL
ATERRO EXPERIMENTAL
GRAU DE COMPACTAÇÃO
• Grau de compactação: 
▫ Gc = [γd(campo)/ γd,max(lab)] x 100
• Não atingida a compactação desejada, revolve e recompacta.
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
• lançamento do material solto em camadas de pequena
• espessura;
• homogeneização;
• Espalhamento;
• correção da umidade;
• Compactação.
LANÇAMENTO DO SOLO
ESPALHAMENTO/ 
HOMOGENEIZAÇÃO
GRADEAMENTO: HOMOGENEIZAÇÃO
CORREÇÃO DA UMIDADE
COMPACTAÇÃO
• REDUÇÃO MECÂNICA DOS VAZIOS DO SOLO
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
• Pé-de-Carneiro
• Rolo Liso
• Rolo Pneumático
• Rolos Vibratórios
• Sapos Mecânicos
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
Os solos são compactados pelo efeito de um dos seguintes esforços: 
• Compressão (rolo liso);
• Amassamento (rolo pé de carneiro);
• Impacto (sapo mecânico) ;
• Vibração (rolos vibratórios).
Obs: Tipos de esforços transmitidos influenciam na eficiência da 
compactação.
ROLOS LISOS
• Estáticos ou vibratórios (tambor c/ massa móvel excêntrica que 
provocam vibrações)
• Mais indicado para solos arenosos
ROLOS PÉ-DE-CARNEIRO
Equipamentos que apresentam um tambor oco, de 1 a 2m de diâmetro, 
com patas de ferro desencontradas (saliências de 20 a 25 cm de 
comprimento)
• São mais indicados para solos argilosos
• Solos não coesivos não são eficientes (apenas revolvem o material)
• Rebocados por trator de pneus ou de esteiras
• Propulsão própria (Autopropulsor)
• Propulsão própria + vibração (Autopropelido)
• Tambor pode ser cheio com água ou areia para aumentar o peso
• (eficiência)
ROLOS PÉ-DE-CARNEIRO
• As patas penetram na camada de solo solto, executando a compactação 
por passadas sucessivas do rolo do fundo para o topo da camada (20 cm) 
até que, praticamente, não haja mais penetração das patas.
• Em geral, considera-se a compactação com o rolo terminada quando os 
sulcos (penetrações) tem de 4 a 1 cm de profundidade.
ROLOS PNEUMÁTICOS
• Rodas dos eixos dianteiros e traseiros são desencontradas (maior 
cobertura)
• Compactação é função da pressão de contato pneu-terreno
ROLOS COMBINADOS
• Adaptados por meio de combinações entre 2 equipamentos de forma a 
poder ser empregado na maior faixa possível de solos (coesivos aos 
arenosos)
• Pé-de-carneiro vibratório: ampla faixa de solos coberta
• Pneumático vibratório: emprego discutido pelo fato da flexibilidade dos 
pneus absorver, em parte, as vibrações transmitidas ao terreno
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
• Densímetro Nuclear• Frasco de Areia
• Balão de Borracha
• Método do amostrador
Densímetro Nuclear
• A medição se faz através da emissão de raios gama, por uma fonte 
radioativa. Estes raios são contados por um detector após terem 
atravessado o material. Dependendo da densidade, o número de raios que 
chegam ao detector será maior ou menor. 
Frasco de Areia
• Solo - Determinação da massa específica aparente, in situ, com emprego 
do frasco de areia
Balão de Borracha
• Neste método um furo é aberto e o peso úmido e o teor de umidade do 
solo removido do furo são determinados. Insere-se um balão de borracha 
no furo para a obtenção do volume. O balão é enchido com agua de um 
receptáculo, onde se faz a leitura do volume.
Método do amostrador
• O amostrador é um cilindro oco com a parte inferior em bisel e cujas 
dimensões internas são conhecidas, determinando o volume da amostra.
• O amostrador é cravado à percussão, e em seguida é retirado contendo a 
amostra. O peso úmido e o teor de umidade da amostra são medidos para 
a determinação do γd.
• Tem a vantagem de trabalhar com amostra não perturbada.
TÉCNICAS ESPECIAIS
• Vibroflotation;
• Compactação dinâmica;
• Detonação.
EXERCÍCIO
• O grau de compactação de um tipo de areia no campo é de 94%. Os 
pesos específicos secos máximo e mínimo da areia são γd(máx) = 18,6 
kN/m³ e γd(mín) = 15,1 kN/m³. considerando as condições de campo, 
determine:
a) O peso específico seco
b) A compacidade relativa de compactação
c) O peso específico úmido para um teor de umidade de 8%
TENSÕES NUM MEIO PARTICULADO
TENSÕES DEVIDO AO PESO PRÓPRIO
PRINCÍPIO DAS TENSÕES EFETIVAS
1. A tensão efetiva pode ser expressa por (solos saturados):
2. Todos os efeitos perceptíveis a partir de variações de tensões, tais 
como compressão, distorção e mudança na resistência ao cisalhamento, 
são exclusivamente devidos às alterações nas tensões efetivas.
σ’ = σ - u
DEFORMAÇÃO NO SOLO
TENSÃO EFETIVA
TENSÃO EFETIVA
TENSÃO EFETIVA
TENSÃO EFETIVA
PESO ESPECÍFICO SUBMERSO
PRESSÃO NEUTRA
• Carregamento aplicados ao solo geram pressões neutras;
• O movimento da água no solo (percolação) interverem nas pressões 
neutras.
ÁGUA CAPILAR NO SOLO
• Capilaridade: Em física, chama-se capilaridade a propriedade dos fluidos 
de subir ou descer em tubos muito finos. 
• Tensão superficial:
ÁGUA CAPILAR NO SOLO
• A água apresenta um comportamento 
diferenciado na superfície de contato com o ar.
• Interior da água: moléculas envoltas por outras 
em todas as direções.
• Superfície de contato: moléculas não envoltas 
em todas as direções.
• Diferença de pressão é equilibrado por uma 
tensão superficial.
• Aparecimento de uma curvatura que depende 
do material e grau de limpeza.
ÁGUA CAPILAR NO SOLO
• Qual a altura de Ascenção capilar?
A altura da ascensão capilar pode ser obtida 
igualando-se o peso da água no tubo com a 
resultante da tensão superficial.
ÁGUA CAPILAR NO SOLO
ÁGUA CAPILAR NO SOLO
ÁGUA CAPILAR NO SOLO
Os tubos capilares nos solos têm seções transversais variáveis
• Causa variação do grau de
saturação (S) em função da altura
da coluna.
• Até uma altura h2: S ≈100%
(vazios maiores)
Além de h2: S < 100%
(vazios menores)
• No entanto, o S depende da evolução do nível do lençol (seco c/ 
elevação ou saturado c/ rebaixamento)
• Considerando duas situações:
• A- Rebaixamento da linha freática ao 
longo do tubo com solo arenoso 
(drenagem)
• B- Tubo é colocado no container de
• água, e há ascensão capilar
• Em A o solo se mantém saturado até uma 
determinada altura, enquanto que em B o 
grau de saturação é inferior e esta altura é 
também inferior.
• Em A o solo “mantém” um valor de 
saturação ao longo da altura do tubo
EXERCÍCIO
• No perfil de solo apresentado a seguir, 
determine os valores σ, σ’ e u a 7 metros de 
profundidade.
• Caso ocorra uma enchente e o nível de 
água suba para um cota de +2 m acima no 
nível do terreno, quais seriam os valores 
de σ, σ’ e u a 7 metros de profundidade.
EXERCÍCIO
• No perfil de solo apresentado a seguir, trace o gráfico da variação σ, σ’ e 
u em função da profundidade. Dados: H1= 2m, H2= 1,8m e H3=3,2m.
EXERCÍCIO
• No perfil de solo apresentado a seguir, 
trace o gráfico da variação σ, σ’ e u em 
função da profundidade. Dados: H1= 2m, 
H2= 1,8m e H3=3,2m.
PERMEABILIDADE
• Propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento através dele
• Permeabilidade f (vazios interconectados)
• Utilidade do estudo da permeabilidade:
 Estimar o fluxo d’água através do solo
 Análises de estabilidade de barragens de terra e estruturas de contenção
 Problemas de drenagem e rebaixamento do NA
 Recalques (adensamento)
EQUAÇÃO DE BERNOULLI
• Carga hidráulica: propriedade que expressa a energia do fluxo d’água em 
termos de altura de coluna d’água.
• Para fluxo em meio poroso do solo, 
Ec pode ser desprezada (v ≅ 0) , assim:
• A perda de carga (Δh) pode ser expressa de 
forma adimensional por:
• i =Δh/L
▫ Onde:
▫ i= gradiente hidráulico
▫ Δh= diferença de carga entre os pontos A 
e B
▫ L= distância entre os pontos A e B
LEI DE DARCY
• Darcy, em 1856, propôs a seguinte expressão para a velocidade de percolação da 
água (v) através de solos saturados:
• Onde:
▫ k = condutividade hidráulica (coef. de permeabilidade)
▫ i = gradiente hidráulico
• Equação para areias
• Válida para fluxo laminar (trajetórias das partículas nãose cortam)
• Aplicáveis a uma grande variedade de solos
v=k.i
LEI DE DARCY
• Q é vazão de percolação (m/s3) , K é o 
coeficiente de permeabilidade do solo 
(m/s) , a relação h/L representa a carga 
que dissipa na percolação por unidade 
de comprimento é chamada de 
coeficiente hidráulico (i) e A é a área 
transversal ao escoamento m2 .
• A velocidade de percolação (v) da Lei de Darcy é inferior a velocidade 
efetiva (vs), ou de fluxo, pelos vazios (Areal < Aseção).
COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE
• Propriedade que indica a resistência viscosa ao fluxo d’água e que varia 
numa ampla faixa.
• k = f (tipo de solo)
• Expresso em notação científica (n . 10^x , c/ 1<n<10)
FATORES QUE INFLUEM NA 
PERMEABILIDADE
• Viscosidade do fluido
• Distribuição do tamanho dos poros
• Distribuição granulométrica
• Índice de vazios
• Rugosidade das partículas minerais
• Grau de saturação
• Temperatura
• Estrutura
• Espessura das camadas da água retida nas partículas
DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE
PERMEABILIDADE EM LABORATÓRIO
Ensaios padrão: 
• ENSAIO COM CARGA CONSTANTE: 
NBR 13292 Solo - Determinação do coeficiente de permeabilidade de 
solos granulares à carga constante
• ENSAIO COM CARGA VARIÁVEL
NBR 14545 Solo - Determinação do coeficiente de permeabilidade de 
solos argilosos à carga variável
ENSAIO COM CARGA CONSTANTE
• Indicado para solos mais permeáveis
• Diferença de carga é mantida constante
• Mede-se a quantidade de água durante um 
certo Δ t
• O volume de água coletado é obtido a partir de:
ENSAIO COM CARGA VARIÁVEL
• Indicado para solos menos permeáveis
• Água de um piezômetro flui para o solo
• t = 0, Diferença NA = h1
• t = t2, Diferença NA = h2
ENSAIO COM CARGA VARIÁVEL
• A vazão pela amostra é:
RELAÇÕES PARA O COEFICIENTE DE 
PERMEABILIDADE
• Solos Granulares
• Segundo Hazen (1930), em função da granulometria tem-se que:
• Onde:
Defet = D10 = diâmetro abaixo do qual se situam 10% das partículas (cm)
• C = constante f(tipo de solo) - areia, C = 100)
• Considerando-se a temperatura:
• Chapius (2004) propôs:
SOLOS COESIVOS
• Segundo Samarasinghe et al (1983), o k de argilas normalmente 
adensadas por de estimada por:
• Onde C e n são constantes determinadas experimentalmente.
Permeabilidade em Terrenos
Estratificados
• Na maioria dos solos a permeabilidade não é isotrópica
k muda com a direção do fluxo
Diferenças entre kh e kv são devidas ao método de deposição, índice de 
vazios, etc
Em geral, kh > kv
PERMEABILIDADE PARALELAÀ ESTRATIFICAÇÃO
• q= A.v
• q = v.H.1
• q = v1 H1 + v2 H2 +... + vn Hn
• Onde:
• v = velocidade média de percolação
• V1, v2, v3, ... = velocidades em cada 
camada
• Mas v = k.i e ieq = i1=i2=...=in, então;
PERMEABILIDADE PERPENDICULAR 
À ESTRATIFICAÇÃO
• v = v1 = v2 = ... = const = vn
EXERCÍCIO
Considere o arranjo do ensaio de 
permeabilidade com carga constante 
mostrado. Um ensaio apresentou os 
seguintes resultados:
L = 45,72 cm
Área da amostra (A) = 22,58 cm2
Diferença de carga constante (h) = 71,12 cm
Água coletada no período de 3 min = 353,63 
cm3
Calcule a condutividade hidráulica em cm/s.