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Classificação dos solos Prof. : Marcel sena Campos Geotecnia Ambiental Universidade de Várzea Grande CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS Classificar um solo: incluí-lo em um determinado grupo composto por solos de características e propriedades geotécnicas similares. Objetivo: poder estimar o provável comportamento do solo para uma adequada análise do problema. 2 Sistemas de classificação de solos ajudam a organizar ideias e orientar o planejamento das investigações !!! CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS FORMAS DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS • Pela origem → solos residuais e solos transportados (aluviais, coluviais...) • Pela sua evolução pedogenética → classificação pedológica dos solos. • Por características peculiares → presença de MO, estrutura,... • Pelo tipo e comportamento das partículas constituintes → sistemas de classificação baseado em propriedades e índices (mais empregados na engenharia) – granulometria e limites de Atterberg. 3 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS A classificação a partir dos tamanhos das partículas é uma das formas mais comuns. Como a fração argila pode diferenciar amplamente nas suas propriedades físicas, a classificação apenas pelo tamanho é inadequada quando os solos contem finos, especialmente os argilominerais. Sistemas de classificação mais elaborados têm surgido, levando em conta os limites de Atterberg associada à granulometria 4 5 Diagrama Triangular FERET Não leva em conta a curva granulométrica Não considera a Plasticidade que tem importância na resistência, compressibilidade e permeabilidade dos solos 6 Principais sistemas de classificação; Sistema Unificado de Classificação (S.U.C.); Sistema de classificação “Highway Research Board” (H.R.B.); Índice de Grupo. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) Baseada tão somente na distribuição granulométrica dos solos. Os solos são classificados pela fração granulométrica dominante e subdominante: argila arenosa, areia siltosa, silte argiloso... Os solos são classificados em três grandes grupos: a)Solos grossos: mais que 50% em peso, dos seus grãos, são retidos na peneira # 200. b)Solos finos: menos que 50% em peso, dos seus grãos, são retidos na peneira # 200. c)Turfas: solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e extremamente compressíveis. 7 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) Duas letras: 1ª: principal tipo 2ª: dados complementares. 8 G = pedregulho W = bem graduado S = areia P = mal graduado M = silte H = alta compressibilidade C = argila L = baixa compressibilidade O = orgânico Pt = turfa SW, CH, CL... CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) 1ª Etapa - verificar a % de finos (menor que 0,075 mm) presente no solo: Menor que 50%: solo granular (G ou S); Maior que 50%: solo fino (M, C ou O). Solos granulares – G ou S: Observa qual faixa tem maior quantidade; • Teor de finos < 5% Bem graduado (W): Para pedregulho (G): Cu > 4 e 1 < Cc < 3; Para areia (S): Cu > 6 e 1 < Cc < 3. 9 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos granulares 10 -CC <1 a curva tende a ser descontínua, há falta de grãos com um certo diâmetro; -CC>3 a curva tende a ser muito uniforme na parte central; -(1<CC<3) curva suave CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos granulares 11 • Teor de finos > 12%: a característica secundária f (finos) e não mais a uniformidade de granulometria usar a Carta de Plasticidade (GC, SC, GM ou SM); • Teor de finos entre 5% e 12%: recomenda-se que sejam apresentadas as duas características intermediárias (ex.: SP-SC, ou seja, areia malgraduada, argilosa); 12 13 Classificação dos solos grossos pelo SUCS. SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) – SOLOS FINOS Silte; Argila ou Orgânico 14 • Se a fração fina é predominante classificação em f(índices de consistência) e não da % das frações granulométricas silte ou argila. • Casagrande → CARTA DE PLASTICIDADE - Solos de comportamento argiloso acima da Linha A - Solos orgânicos e siltosos abaixo da Linha A. • Característica complementar dos solos finos: compressibilidade - Quanto maior o wL mais compressível o solo; - A linha B delimita esse comportamento. wL > 50% alta compre. (H); wL < 50% baixa compre. (L). CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos finos 15 CARTA DE PLASTICIDADE 1) A linha A: IP = 0,73(LL - 20) • acima - solos argilosos • abaixo - solos siltosos 2) A linha B: LL = 50% • direita - solos compressíveis e muito plásticos • esquerda - solos de baixa compressibilidade e de baixa a média plasticidade 3) A linha U: IP = 0,9(LL - 8) CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos finos 16 • CARTA DE PLASTICIDADE Ex: wL= 70 IP=40 70 CH: argila de alta compressibilidade 17 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos finos 18 G e o te c n ia I - 2 0 1 3 - Índices próximos das Linhas A ou B (ou sobre a faixa de IP 4 a 7), consistem em classificações intermediárias e as duas classificações são apresentadas (ex. SC-SM, CL-CH); 19 c) Turfa São solos altamente orgânicos, geralmente fibrilares e extremamente compressíveis. Incorporam florestas soterradas em estágio avançado de decomposição. Estes solos formam um grupo independente de símbolo Pt (“peat”). 300% < LL < 500% → permanecendo a sua posição na carta de plasticidade notavelmente acima da linha A. 100 < IP < 200. 20 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 21 Exercício 1: Com os dados apresentados a seguir, classifique os Solos A e B por meio do SUCS. Solo A: wL= 30%, wP = 22%; Solo B: wL= 26%, wP = 20%. Distribuição granulométrica dos solos SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos finos 0,075mm 22 G e o te c n ia I - 2 0 1 3 Exercício 1: Da curva tem-se: Solo A %Passa#200 =8 %Passa#4 (4,8mm)=100 Cu=0,135/0,085 Cu=1,59<6 Cc=(0,12)^2/(0,135.0,085) Cc=1,25 > 1 WL=30 IP=30-22 IP=8 (maior que 7- acima da Linha A) (SUCS) - Solos finos CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 23 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (SUCS) - Solos finos CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO 24 G e o te c n ia I - 2 0 1 2 SOLO A = SP-SC CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO (AASTHO*), (HRB), (TRB) 25 • Empregado na engenharia rodoviária em todo o mundo, proposto pelo Bureau of Public Roads e revisto pelo HRB(1945). Normatizado pela AASHTO M145 (1973 Também baseado na granulometria e nos Limites. São classificados em sete grupos principais: A-1 a A-7. - Os grupos A-1, A-2 e A-3 (materiais granulares) 35% ou menos passam na # 0,075 mm - Os grupos A-4, A-5, A-6 e A-7 (materiais mais finos) mais de 35% passam na # 0,075 mm *American Association of State Highway and Transportation. 26 Classificação da AASHTO. Solos grossos. Sistema de classificação do H.R.B. 27 Classificação da AASHTO. Solos finos. Sistema de classificação do H.R.B. SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO (AASTHO), (HRB), (TRB) 28 *O solo será classificado no 1º Grupo de encaixe da esquerda para direita 29 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS (AASTHO), (HRB), (TRB) 30 Avaliação da qualidade do subleito → Índice de grupo (IG) com os grupos e subgrupos do solo. Este índice vem entre parênteses após a designação do grupo e subgrupo. Atenção: 31 Calcular o IG de um solo A-6 em que 65% de material passa na peneira 200, o LL = 40% e o IP = 12,5%. IG =30 * (0,2) + 0,01(50)*(2,5) IG = 6 + 0,01*125 IG = 6 + 1,25 IG = 7,25 = 7 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO (AASTHO), (HRB), (TRB) 32 A qualidade do desempenho de um solo como subleito é inversamente proporcional ao IG. IG=0 solo ótimo quanto a capacidadede suporte IG=20 solo péssimo quanto à capacidade de suporte subleito CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO (AASTHO), (HRB), (TRB) 33 Exercício 2: Classifique os solos pelo sistema TRB (calcule IG) e SUCS. Descrição Solo A Solo B Solo C % passante na peneira n. 10 (2,0 mm) 83 100 48 % passante na peneira n. 40 (0,42 mm) 48 92 28 % passante na peneira n. 200 (0,075 mm) 20 86 6 wL (%) 20 70 - IP (%) 5 32 NP SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO 34 *O solo será classificado no 1º Grupo de encaixe da esq. para direita A-1-B SOLO A CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS COMPARAÇÃO ENTRE HRB E SUCS 35 G = pedregulho W = bem graduado S = areia P = mal graduado M = silte H = alta compressibilidade C = argila L = baixa compressibilidade O = orgânico Pt = turfa CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 36 Quanto a origem dos solos pode-se classifica em dois grandes grupos: Solos residuais - encontram-se no próprio local que se formaram solos residual jovem (saprolítico), solo residual maduro, rocha alterada. Solos transportados - são aqueles que foram levados ao seu atual local por algum agente de transporte Solo coluvionar, solo aluvionar, solos eólicos, drifts. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 37 G e o te c n ia I - 2 0 1 2 Solos residuais CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 38 Solos residuais -solo residual maduro Superficial ou sotoposto a um horizonte “poroso” ou “húmico”, e que perdeu toda a estrutura original da rocha-mãe. -solo saprolítico (residual jovem ou solo de alteração de rocha) Solo que mantém que a estrutura original da rocha-mater, mas perdeu a consistência / resistência de rocha. -rocha alterada Horizontes com fraturas e regiões de menor resistência, existem grandes blocos de rocha original CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 39 Solos residuais CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 40 Solos residuais - saprolítico CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 41 G e o te c n ia I - 2 0 1 2 Solos residuais – rocha alterada CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 42 Solos transportados -solo coluvionar Solos formados por ação da gravidade -solo aluvionar Solos resultantes do carreamento pela água fluvial. -solo eólico Solos transportados pelo vento. -drifts Solos transportados por geleiras. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 43 Solos transportados - solos coluvionares Solo coluvionar Solo residual CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 44 Solos transportados - solos aluvionares CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 45 Solos transportados - solos eólicos CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A SUA ORIGEM 46 Solos transportados - drifts CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO MCT - Miniatura, Compactado, Tropical 47 O Sistema Unificado de Classificação dos Solos não se mostra satisfatório para solos tropicais em face do seu comportamento diferenciado. Uma classificação mais apropriada aos solos tropicais, com ênfase em projetos de estradas, foi proposta por (Nogami e Vollibor,1961), separando-se os solos em dois grupos: um de comportamento laterítico e outro não laterítico. O sistema de classificação MCT (Mini-CompactoTropical) procura determinar as características dos solos por meio de ensaios realizados com corpos de prova de dimensões reduzidas, compactados dinamicamente e considerando também a granulometria e propriedades pedológicas. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO MCT - Miniatura, Compactado, Tropical 48 - NOGAMI E VILLIBOR (1980) Comportamento peculiar dos solos tropicais Solos Tropicais Solos Lateríticos Solos Saprolíticos CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 49 SOLO LATERÍTICO - Solo superficial, típicos de partes bem drenadas das regiões tropicais úmidas; - Solo residual ou não, intemperizado em condições tropicais, rico em minerais de argila. Compõe a camada superficial chamada de horizonte laterítico; - Predomínio de caulinita e elevado teor de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio; - Estes últimos normalmente fazem o recobrimento ou ligações entre os argilominerais e presença de quartzo, que é resistente a intemperização; - Quando compactado apresentam: elevada resistência, baixa permeabilidade e baixa deformabilidade. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 50 SOLO SAPROLÍTICO -Resulta da decomposição ou desagregação in situ da rocha mantendo ainda, de maneira nítida, a estrutura da rocha que lhe deu origem; - Geralmente corresponde a camada mais profunda do perfil do solo tropical; -Podem predominar outros argilominerais como a ilita e montmorilonita e minerais primários na zona menos intemperizada; - Importante!!!!! Os argilominerais nestes solos não se encontram recobertos por óxidos e hidróxidos de ferro e de alumínio. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 51 SOLO LATERÍTICO E SAPROLÍTICO Solo saprolítico Solo laterítico 52 53 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS 54 CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO MCT - Miniatura, Compactado, Tropical 55 -Limitações - Condições ambientais diferentes das encontradas no Brasil; - Podem classificar solos de gênese diferente como sendo pertencentes à mesma classe; - Limitações quanto à correlação entre as propriedades-índices - Só aplicável a solos passantes na peneira #10 (2 mm) - Relacionada a propriedades dos solos compactados. Amostras indeformadas? - Ensaios demorados e trabalho quando visa somente a classificação dos solos
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