MECÂNICA DOS SOLOS - Tipos de Solos e sua Origem _Aula 1

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MECÂNICA DOS SOLOS
 MECÂNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA
• Tipos de solos e sua gênese;
• Caracterização dos solos;
• Sistema de classificação dos solos;
• Capilaridade dos solos;
• Compressibilidade dos solos;
• Tensões devido ao peso próprio do solo;
 COMPRESSIBILIDADE, ADENSAMENTO E RECALQUES
• Conceito de tensão efetiva;
• Definição de recalques;
• Ensaio edométrico: parâmetros de compressibilidade;
• Princípios da teoria do adensamento
• Sondagem à percussão (SPT) e rotativa (RQD)
MECÂNICA DOS SOLOS
MECÂNICA DOS SOLOS
Tipos de Solos e sua Origem
PROFESSORA: FLAVIA KUSABA
MECÂNICA DOS SOLOS
 MECÂNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA
• Estuda o comportamento dos solos quando as tensões são aplicadas (fundações) ou
aliviadas (escavações) ou perante o escoamento de água nos seus vazios;
• A Engenharia Geotécnica (ou geotecnia) pode ser considerada como a junção da mecânica
dos solos, da engenharia de fundações, da mecânica das rochas, da geologia de
engenharia e mais recentemente da geotecnia ambiental, que trata de problemas como
transporte de contaminantes pelo solo, avaliação de locais impactados, projetos de
sistemas de proteção em aterros sanitários, etc.
MECÂNICA DOS SOLOS
 MECÂNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA
• Todas as obras de Engenharia Civil são apoiadas sobre o solo, então temos que analisar o
comportamento do solo.
• Diversidade das atividades – peculiaridade que o solo apresenta em cada local e pela
engenhosidade requerida para a solução de problemas.
• Conhecimento das propriedades dos solos, da Química, da Física Coloidal e da Geologia;
• O comportamento dos solos depende do movimento das partículas sólidas entre si;
• o estudo e o desenvolvimento da mecânica dos solos são fortemente amparados em
bases experimentais, a partir de ensaios de campo e laboratório.
MECÂNICA DOS SOLOS
 Karl Terzaghi – fundador da Mecânica dos Solos.
• Estudo das tensões nos solos;
• Solução matemática para a evolução dos recalques das argilas com o tempo após o
carregamento.
APLICAÇÃO DE CAMPO DA MECÂNICA DOS SOLOS
 Fundações
• As cargas das estruturas são descarregadas no solo através de sua fundação,
constituindo parte essencial de qualquer estrutura. Seu tipo e detalhes de sua
construção podem ser decididos somente com o conhecimento e aplicação de princípios
da mecânica dos solos.
 Obras subterrâneas e estruturas de contenção
• Obras subterrâneas como estruturas de drenagem, dutos, túneis e as obras de
contenção como os muros de arrimo, cortinas atirantadas somente podem ser
projetadas e construídas usando os princípios da mecânica dos solos e o conceito de
"interação solo−estrutura".
APLICAÇÃO DE CAMPO DA MECÂNICA DOS SOLOS
 Escavações, aterros e barragens
• A execução de escavações no solo requer frequentemente o cálculo da estabilidade dos
taludes resultantes;
• Escavações profundas podem necessitar de escoramentos provisórios, cujos projetos
devem ser feitos com base na mecânica dos solos.
• Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo é empregado como
material de construção e fundação, necessita−se de um conhecimento completo do
comportamento de engenharia dos solos, especialmente na presença de água.
• O conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do
solo, do processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do
processo de compactação empregado é essencial para o projeto e construção eficientes
de aterros e barragens de terra.
APLICAÇÃO DE CAMPO DA MECÂNICA DOS SOLOS
 Projeto de pavimentos
• o projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos flexíveis ou rígidos. Pavimentos
flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão das cargas geradas pelo
tráfego. Problemas peculiares no projeto de pavimentos flexíveis são o efeito de
carregamentos repetitivos e problemas devidos às expansões e contrações do solo por
variações em seu teor de umidade.
MECÂNICA DOS SOLOS
 Tamanho das partículas
• Alguns solos possuem grãos perceptíveis a olho nu, como os pedregulhos ou areia do mar,
e outros têm os grãos tão pequenos, que quando molhados se transformam numa pasta e
não se consegue visualizar as partículas individualmente;
MECÂNICA DOS SOLOS
 Tamanho das partículas
SOLO
 Material resultante da decomposição (processo químico) e desintegração (processo
físico) da rocha pela ação de agentes atmosféricos;
 Material granular composto de rocha decomposta, água, ar (ou outro fluido) e
eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de explosivos.
INTEMPERISMO
 Conjunto de processos físicos, químicos e biológicos pelos quais a rocha se decompõe
para formar o solo;
 Possui 3 categorias - intemperismo físico, químico e biológico.
 Na natureza todos estes processos acontecem ao mesmo tempo, de modo que um tipo
de intemperismo auxilia o outro no processo de transformação rocha−solo.
 Os processos de intemperismo físico reduzem o tamanho das partículas, aumentando
sua área de superfície e facilitando o trabalho do intemperismo químico.
 Já os processos químicos e biológicos podem causar a completa alteração física da
rocha e alterar suas propriedades químicas.
INTEMPERISMO FÍSICO
 É o processo de decomposição da rocha sem a alteração química dos seus
componentes.
 Os solos originados a partir de uma predominância do intemperismo físico possuem
uma composição química semelhante à da rocha mãe.
 Variações de Temperatura
• Todo material varia de volume em função de variações na sua temperatura.
• Acontece que uma rocha é geralmente formada de diferentes tipos de minerais, cada
qual possuindo uma constante de dilatação térmica diferente, o que faz a rocha
deformar de maneira desigual em seu interior, provocando o aparecimento de tensões
internas que tendem a fraturá−la.

INTEMPERISMO FÍSICO
 Ciclos gelo/degelo
• As fraturas existentes nas rochas podem estar preenchidas com água. Esta água, pode vir
a congelar, expandindo−se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda mais as fraturas
preexistentes na rocha, auxiliando no processo de intemperismo (a água aumenta em
cerca de 8% o seu volume devido à arrumação das partículas durante a cristalização).
• A água transporta substâncias ativas quimicamente, incluindo sais que ao reagirem com
ácidos provocam cristalização com aumento de volume.
INTEMPERISMO FÍSICO
 Alívio de pressões
• Ocorre quando num maciço rochoso se dá a retirada de material sobre ou ao lado do
maciço, provocando a sua expansão, o que por sua vez, irá contribuir no fraturamento,
estricções e formação de juntas na rocha;
• Estes processos, isolados ou combinados (caso mais comum) "fraturam" as rochas
continuamente, o que permite a entrada de agentes químicos e biológicos, cujos efeitos
aumentam a fraturação e tende a reduzir a rocha a blocos cada vez menores.
Repuxo coloidal
• O repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido à sua diminuição de
umidade, o que em contato com a rocha gera tensões capazes de fraturá−la.
INTEMPERISMO QUÍMICO
 Processo de decomposição da rocha com a alteração química dos seus componentes.
Pode−se dizer, contudo, que praticamente todo processo de intemperismo químico
depende da presença da água.
 Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com características
diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao intemperismo local.
INTEMPERISMO QUÍMICO
 Alguns minerais têm uma estabilidade química e física tal que normalmente não são
decompostos. O quartzo, por exemplo, por possuir uma enorme estabilidade física e
química é parte predominante dos solos grossos, como as areias e os pedregulhos.
 O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito maior do
que o intemperismo físico. Logo, 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 locaisonde há a predominância do intemperismo físico.

INTEMPERISMO QUÍMICO
 Hidrólise
• Dentre os processos de decomposição química do intemperismo, a hidrólise é a que se
reveste de maior importância, porque é o mecanismo que leva a destruição dos
silicatos.
 Hidratação
• É a entrada de moléculas de água na estrutura dos minerais. Alguns minerais quando
hidratados (feldspatos, por exemplo) sofrem expansão, levando ao fraturamento da
rocha.
Carbonatação
• O ácido carbônico é o responsável por este tipo de intemperismo.
INTEMPERISMO BIOLÓGICO
 É produzido por vegetais através das raízes, por animais através de escavações dos
roedores, da atividade de minhocas ou pela ação do próprio homem, ou de ambos, ou
ainda pela liberação de substâncias agressivas quimicamente, intensificando assim o
intemperismo químico, seja pela decomposição de seus corpos ou através de secreções
como é o caso dos ouriços do mar.
 Pode−se dizer que o intemperismo biológico é uma categoria do intemperismo
químico em que as reações químicas que ocorrem nas rochas são propiciadas por seres
vivos.
TIPOS DE SOLOS - ORIGEM
 CLASSIFICAÇÃO QUANTO A SUA ORIGEM E FORMAÇÃO
• Solos residuais – permanecem no local onde foram transformados;
• Solos transportados – são deslocados para um local diferente de onde foram
transformados.
• Solos orgânicos
SOLOS RESIDUAIS
 São bastante comuns no Brasil;
Velocidade de decomposição - temperatura, o regime de chuvas e a vegetação.
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.
 Composição – depende do tipo de rocha de origem;
• Basalto  solo típico “terra-roxa”, argiloarenoso
com elevada plasticidade
SOLOS RESIDUAIS
 Decomposição descontínua e heterogênea
• Matacões – bloco isolados, englobados por solo, minerais mais resistentes a
decomposição; Ex: granitos, gnaisses e basaltos.
SOLOS RESIDUAIS
 Perfil típico de Solo Residual
• Solo residual – maduro e jovem; não possui restos de rocha e nem de seus minerais;
• Alteração de rocha – possui elementos da rocha matriz, minerais não decompostos;
• Rocha alterada – possui parte da estrutura e de seus minerais;
solo residual
solo de alteração de rocha (saprólito)
rocha alterada
rocha sã
SOLOS TRANSPORTADOS
 são mais inconsolidados, menos compactados e mais heterogêneo que os residuais;
 composição bastante variável – agente transportador;
 Ocorre em áreas mais restritas;
 Classificação
• Solo de aluvião;
• Solo coluvial;
• Solo eólico.
SOLOS DE ALUVIÃO
 Agente transportador - água;
 Ocorre ao longo de um curso d’água;
 Capacidade de transporte – declividade
(inclinação) velocidade  erosão
 Transporte de materiais por um curso de
água;
SOLOS DE ALUVIÃO
 Solo Fluvial - São constituídos através da deposição de materiais sólidos que são
transportados e arrastados pelas águas dos rios.
 Solo Lacustre - sedimentos em suspensão são transportados por rios e outros cursos
d’água e quando deságua num lago há uma perda brusca de velocidade, ocorrendo a
deposição de sedimentos.
• No período de cheia - sedimentos maiores e em maior quantidade
• No período de seca - sedimentos mais finos e em maior quantidade.
SOLOS COLUVIAIS
 Depósitos de coluvião ou depósitos de tálus;
Ocorrência – ao pé de elevações e encostas;
 Composição – depende do tipo de rocha existente nas
partes mais elevadas;
 Agente transportador – ação da gravidade;
 Para a engenharia, este tipo de solo é desvantajoso
pelo fato de serem materiais inconsolidados,
permeáveis e sujeitos a escorregamentos;
SOLOS COLUVIAIS
SOLOS EÓLICOS
Agente transportador – ação do
vento;
 Curva granulométrica uniforme;
 Exemplo: Dunas e Loess;
SOLOS EÓLICOS
 Dunas
• São comuns no NE brasileiro;
• Formação – a existência de um
obstáculo ao caminho natural do vento,
o faz diminuir a velocidade e resulta na
deposição de partículas de solo.
SOLOS EÓLICOS
 Solos Loéssicos
• Formação – deposição sobre vegetais que ao se
decomporem deixam seu molde no maciço;
• Formam grandes paredões e suportam grandes
esforços mecânicos, mas se rompem
abruptamente devido ao umedecimento;
• geralmente contêm grandes quantidades de cal,
a responsável pela resistência inicial;
• Ocorrência - comum na Europa oriental
SOLOS ORGÂNICOS
 Ocorrência – bacias e depressões continentais, baixadas marginais dos rios e baixadas
litorâneas;
 Formação - impregnação de matéria orgânica em sedimentos preexistentes ou pela
transformação carbonífera de materiais, geralmente, de origem vegetal contida no
material sedimentado;
• Parte dos produtos da decomposição da matéria orgânica é escuro e relativamente
estável que impregna os solos orgânicos – húmus; este só impregna
permanentemente solos finos (argila e silte);
• Exemplo: manguezais.
SOLOS ORGÂNICOS
 Perfil do solo orgânico de manguezais