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Aula 02: Origem e Formação dos solos Docente: Mariana Ramos Chrusciak, M.Sc. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I mariana.chrusciak@ufrr.br marychrusciak@gmail.com Introdução ✓ Para fins de engenharia, o solo é definido como um agregado não cimentado de grãos minerais e matéria orgânica decomposta (partículas sólidas), com líquido e gás preenchendo os espaços vazios existentes entre as partículas sólidas; ✓ O solo é usado como material de construção e também suporta cargas de obra (fundações); ✓ O ramo da ciência que estuda as propriedades e comportamento dos solos é a mecânica dos solos, geotecnia ou engenharia geotécnica. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Definições Origem ✓ Em geral, os solos são formados pela decomposição das rochas a partir de agentes de intemperismo ✓ São constituídos por um conjunto de partículas sólidas e vazios, preenchidos ou não Minerais ✓ Matéria formada por processos inorgânicos da natureza e que possui composição química definida (CHIOSSI, 2013) ✓ Substância sólida natural e homogênea com estrutura atômica característica (FRASCÁ & SARTORI, 1998) ✓ ´Formam a fase sólida do solo e são produto da erosão das rochas (DAS, 2012) Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Definições ROCHA: Corpo sólido natural, resultante de um processo geológico determinado, formado por agregados de um ou mais minerais, arranjados segundo as condições de temperatura e pressão existentes durante sua formação” (FRASCÁ & SARTORI, 1998). ÍGNEAS SEDIMENTARES METAMÓFICAS Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de rochas Rochas Quanto a sua origem as rochas podem ser divididas em: Ígneas, sedimentares e metamórficas Ígneas: solidificação de magma fundido expelido pelo manto terrestre. Se a solidificação/resfriamento for rápido serão vulcânicas ou extrusivas; Se a solidificação/resfriamento for lento serão plutônicas ou intrusivas. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de rochas Rochas Quanto a sua origem as rochas podem ser divididas em: Ígneas, sedimentares e metamórficas Sedimentar: resultado da consolidação de sedimentos. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de rochas Rochas Quanto a sua origem as rochas podem ser divididas em: Ígneas, sedimentares e metamórficas Metamórficas: são derivadas de outras preexistentes que, no decorrer dos processos geológicos, sofreram mudanças mineralógicas, químicas e estruturais, no estado sólido, em resposta a alterações das condições físicas e químicas, impostas em profundidades abaixo das zonas superficiais de alteração e cimentação. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Ciclo das Rochas Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Origem e formação dos solos Todos os solos se originam da decomposição das rochas que constituíam inicialmente a crosta terrestre. São provenientes da alteração das rochas por ação do intemperismo A decomposição é decorrente de agentes físicos, químicos e biológicos: ✓ Variações de temperatura provocam trincas, nas quais penetra a água, atacando quimicamente os minerais. ✓ O congelamento da água nas trincas, entre outros fatores, exerce elevadas tensões, do que decorre maior fragmentação dos blocos. ✓ A presença da fauna e flora promove o ataque químico, através de hidratação, oxidação, lixiviação, troca de cátions, carbonatacão, etc. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil - O solo é resultante da ação conjunta de todos os fatores de formação EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Intemperismo Intemperismo É o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que ocasionam a desintegração e decomposição das rochas e dos minerais, formando os solos. É a interação entre o material geológico e a atmosfera, a hidrosfera e a biosfera. Intemperismo Físico Intemperismo Químico Intemperismo Biológico Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Intemperismo Intemperismo Físico É o processo que promove a desintegração da rocha sem alteração química dos seus componentes, através da ação de agentes como água, temperatura, vegetação e vento. Formam principalmente os solos granulares (pedregulho, areia e, em casos especiais, os siltes). Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Intemperismo Intemperismo Químico É o processo em que há modificação química ou mineralógica da rocha de origem. O principal agente é a água e os mais importantes mecânicos de ataques são: oxidação, hidratação, carbonatação e os efeitos químicos da vegetação. Formam geralmente, os solos finos (argila). Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Intemperismo Intemperismo Biológico É o processo no qual a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos produzidos por vegetais através de raízes, escavação de roedores, etc. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos MATERIAL DE ORIGEM São as rochas, que ao se decomporem, fornecem o material do qual os solos se originarão. O material de origem é o estágio inicial do solo. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil Material de origem de solo raso, no caso o granito. Jandira- SP. Foto: Déborah de Oliveira, 2011. EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos O solo pode ser formado diretamente do substrato rochoso a ele subjacente ou não. Na região tropical é comum haver a remoção de um material e sua deposição em outro, havendo, portanto, uma discordância litológica. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil A presença de linha de seixos no perfil é indicadora de retrabalhamento, e portanto, de descontinuidade litológica. Município de Ribeirão Preto, SP. Latossolo Vermelho Eutroférrico (Latossolo Roxo). Fonte: OLIVEIRA (2005). EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de EngenhariaCivil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Fatores de formação dos solos Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Perfil de formação do solo Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de solos SOLOS RESIDUAIS, SEDIMENTARES E DE FORMAÇÃO ORGÂNICA Solos residuais (ou autoctones) – São os que permanecem no local da rocha de origem, observando-se uma gradual transição do solo até a rocha. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de solos SOLOS RESIDUAIS, SEDIMENTARES E DE FORMAÇÃO ORGÂNICA Solos sedimentares (ou transportados) – São os que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser aluvionares (quando transportados pela água), eólicos (quando pelo vento), coluvionares (pela ação da gravidade) e glaciares (pelas geleiras). Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de solos SOLOS RESIDUAIS, SEDIMENTARES E DE FORMAÇÃO ORGÂNICA Solos de formação orgânica –São chamados solos orgânicos aqueles que contem uma quantidade apreciável de matéria decorrente de decomposição de origem vegetal ou animal, em vários estágios de decomposição. Os solos orgânicos são de fácil identificação, pela cor escura e pelo odor característico. São problemáticos por serem muito compressíveis. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de solos SOLOS RESIDUAIS, SEDIMENTARES E DE FORMAÇÃO ORGÂNICA ✓ A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que os compõem Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Tipos de solos SOLOS RESIDUAIS, SEDIMENTARES E DE FORMAÇÃO ORGÂNICA ✓ A primeira característica que diferencia os solos é o tamanho das partículas que os compõem Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Composição Química e mineralógica dos solos ✓ Solos Grossos (areia e pedregulho) silicatos – feldespato, mica, quartzo, serpentina, clorita, talco; óxidos – hematita, magnetita, limonita; carbonatos – calcita, dolomita; Sulfatos – gesso, anidrita. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil Obs. 2: Um mineral é uma substancia inorgânica e natural, com composição química estruturada definida. O que mais importa para o engenheiro é a densidade e a dureza. Obs. 1: O quartzo é o componente principal na maioria dos solos grossos EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Composição Química e mineralógica dos solos SOLOS FINOS (ARGILAS): Minerais Argílicos As argilas são constituídas de pequeníssimos minerais cristalinos, chamados minerais argílicos, dentre os quais distinguem-se três grupos principais: caolinitas, montmorilonitas e ilitas. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Composição Química e mineralógica dos solos SOLOS FINOS (ARGILAS): As caolinitas (Al2O3 .2SiO2.H2O) - são formadas por unidades de silício e alumínio, que se unem alternadamente, conferindo lhes uma estrutura rígida. Em consequência, as argilas caolinitica são relativamente estáveis em presença de água. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Composição Química e mineralógica dos solos SOLOS FINOS (ARGILAS): As montmorilonitas [(OH) 4Si8Al4O20H2O] - são estruturalmente formadas por uma unidade de alumínio entre duas unidades de silício. A ligação entre essas unidades, não sendo suficiente firme para impedir a passagem das moléculas de água, torna as argilas montmoriloniticas muito expansivas e, portanto instáveis em presença de água. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2 Composição Química e mineralógica dos solos SOLOS FINOS (ARGILAS): As ilitas [(OH)4Ky(Si8-yAly)(Al4Fe4 Mg4Mg6)O20] - são estruturalmente análogas as montmorilonitas, sendo porém menos expansivas. Universidade Federal de Roraima Departamento de Engenharia Civil EC0505 – Mecânica dos Solos I Aula 2
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