Estrutura e Propriedades do Solo

Prévia do material em texto

Mecânica dos Solos I
SOLO: ESTRUTURA; 
PARTÍCULAS
CONSTITUINTES E 
PROPRIEDADES
(Aula 2)
Profa. Muriel B. de Oliveira
2 ESTRUTURA DOS SOLOS
O estudo das partículas: forma de diferenciar o
tipo de solo.
Quanto a natureza das partículas, o solo é
constituído por grãos minerais, podendo ter
matéria orgânica. Na fração grossa predominam
os grãos silicosos, enquanto caulinitas,
montmorilonitas e ilitas são os minerais com
maior presença nas frações argilosas.
Estrutura: está relacionada com o arranjo das
partículas;
Textura: está relacionada com a forma e o
tamanho das partículas.
2.1 MINERAIS ARGÍLICOS
2.1 MINERAIS ARGÍLICOS
2.1 MINERAIS ARGÍLICOS
2.2 SISTEMA SOLO-ÁGUA
A combinação entre a força de atração e de
repulsão das partículas resulta na formação da
estrutura dos solos, podendo ter a estrutura
floculada, quando o contato das partículas está
entre faces e arestas. Através da adesão de
moléculas de um fluido ou estrutura dispersa
com as partículas se posiciona paralelamente,
face a face.
✓ TIPOS DE ESTRUTURAS
2.3 SISTEMA SOLO-AR-ÁGUA
O solo é constituído de uma fase sólida e uma
fase líquida ou fluida, a fase fluida ocupa os
vazios existentes na fase sólida e é constituída
de uma fase líquida de água e uma fase gasosa
de ar.
2.3 SISTEMA SOLO-AR-ÁGUA
Os solos não saturados apresentam em seu
interior vazios de ar em formas de bolhas
oclusas ou em forma de canalículos
intercomunicados. Quando a água mantém
contato com o ar, as moléculas orientam-se
devido a variação de atração química, podendo
ser medida através do estudo da tensão
superficial.
A força resultado que forma a diferença de
pressão é chamada de tensão de sucção,
responsável por vários fenômenos da mecânica
dos solos, entre eles a ascensão capilar
2.3.1 FASE SÓLIDA
A fase sólida do solo é caracterizada pelo seu
tamanho, forma, distribuição e composição
mineralógica dos grãos.
Os tipos de estrutura floculada ou dispersa
estão presentes em solos argilosos.
Nos solos granulares (areias), temos as areias
fofas e areias compactas.
Nos siltes temos a estrutura alveolar.
2.3.1 FASE SÓLIDA
2.3.2 FASE LÍQUIDA
Existem três formas de a água interagir com o
solo: água livre, capilar e adsorvida.
A água livre é aquela que preenche o vazio dos
solos, mas pode circular devido a ação da
gravidade ou estar em repouso devido ao
equilíbrio hidrostático.
A água capilar é aquela que se encontra presa
às partículas de solo por meio de forças
capilares, cuja a tensão superficial da água nos
contatos solo-água-ar provoca seu fluxo entre
os interstícios capilares formados entre as
partículas sólidas.
2.3.2 FASE LÍQUIDA
A água adsorvida é aquela que forma uma
película aderida às partículas dos solos finos
devido a ação de forças elétricas em
desequilíbrio na superfície dos argilo-minerais. A
transmissão de esforços pelos contatos dos
grãos faz com que ela se submeta a grandes
pressões, fazendo com que se comporte como
um sólido na vizinhança da partícula de solo.
2.3.2 FASE LÍQUIDA
A água higroscópica pode ser definida como a
quantidade máxima de água, em percentagem,
que o solo absorve para entrar em equilíbrio
com a umidade atmosférica na temperatura
ambiente. Esse tipo de água não se movimenta
nem por capilaridade, nem na forma de água
livre, mas somente na forma de vapor d’água.
A água de constituição é a água presente na
própria composição química das partículas
sólidas. Esta água não é retirada utilizando-se
os processos de secagem tradicionais.
2.3.2 FASE LÍQUIDA
2.3.3 FASE GASOSA
Esta fase geralmente é composta pelo ar,
presente na interface de contato do solo com a
atmosfera ou na forma de bolhas de ar
presentes no interior da fase líquida.
A parte gasosa do solo é a mais compressiva e,
portanto, determinante em sua deformação.
A umidade relativa ar presente no solo é
próxima dos 100%.
2.4 ESTRUTURA DE SOLO ARGILOSO
A tensão superficial formada entre a água e os
vazios pequenos dos solos cria uma variação de
tensão que é representada por uma curvatura,
onde a curva ilustra a diferença de tensão entre
os dois fluídos.
2.5 PROPRIEDADE DAS PARTÍCULAS
Para calcularmos o peso específico das
partículas do solo é necessário aplicarmos a
equação 2.1.
Onde:
𝜸𝒔− peso específico das partículas;
𝑷𝒔−peso da substância sólida;
𝑽𝒔−unidade de volume.
2.5 PROPRIEDADE DAS PARTÍCULAS
A razão entre os valores encontrados na
equação 2.1 e o peso de igual volume da água
a 4º C é a densidade relativa das partículas.
Este parâmetro de cálculo está representado na
equação 2.2.
Onde:
𝑮− densidade relativa das partículas;
𝜸𝒘− peso igual volume de água;
𝜸𝒂− 1 g/cm³ peso específico da água a 4º C.
2.6 FORMA DAS PARTÍCULAS
As partículas dos solos influenciam na formação
das características e propriedades do solo e seu
formato é o principal contribuinte desta influência.
Poligonais angulares: este tipo de partícula não
possui suas dimensões definidas logo, são
irregulares. Exemplos de solos: areia, siltes e
pedregulhos;
Poligonais arredondadas: está partícula possui
uma forma arredondada pelo fato de ter sido
transportada pela ação da água.
Exemplo de solo: seixo rolado;
2.6 FORMA DAS PARTÍCULAS
Lamelares: São semelhantes a lamelas ou
escamas, suas dimensões predominantes
permitem criar a característica de
compressibilidade e de plasticidade.
Exemplo de solo: argila;
Fibrilares: Possuem uma dimensão
predominantes, com características de solos
turfosos.
Exemplo de solo: orgânico.
2.7 ATIVIDADE DA SUPERFÍCIE DOS SOLOS FINOS
As atividades físicas e químicas resultados desta
carga é chamada de atividade da superfície do
mineral, o resultado desta atividade possibilita a
classificação da argila.
De acordo com Skempton, esta atividade pode ser
definida pela equação 2.3 utilizando a razão entre
o índice de plasticidade e a porcentagem em peso
das partículas com diâmetros menores que 0,002
mm.
A partir do resultado da equação 2.3 classificamos
as argilas em inativas, normais ou ativas.
2.8 BENTONITAS
Com esta propriedade de inchamento as
bentonitas são muito usadas nas vedações de
barragens e escavações, este processo é
realizado aplicando injeções de bentonitas.
A argila aplicada possui característica
estruturais com elevada capacidade de troca de
cátions, é pegajosa e possui uma tendência a
se fraturar durante o processo de esfriamento e
aquecimento. Sua característica de plasticidade
também é ideal para a fabricação de objetos de
porcelana.
2.9 TIXOTROPIA
2.10 COLAPSIBILIDADE
O solo colapsível é um solo não saturado com
sua estrutura instável e porosa, que sofre
deformações bruscas e significativa redução de
volume quando está sobre a ação da água
sendo submetido ou não a tensão.
CIMENTAÇÃO: Cristalização de material carreado pela água que
percola pelos vazios (espaço de vazios deixados pelas partículas
sólidas), preenchendo-os e dando coesão ao material.
2.10 COLAPSIBILIDADE
2.11 SENSIBILIDADE (SENSITIVIDADE)
2.11 SENSIBILIDADE (SENSITIVIDADE)
Com o resultado do índice de sensibilidade é possível
classificar o solo argiloso, esta classificação obedece uma
escala, da argila insensível até a argila muito sensível.
A Tabela 2.1 detalha a classificação do solo argiloso
utilizando o resultado do índice de sensibilidade.
2.11 SENSIBILIDADE (SENSITIVIDADE)
REFERÊNCIAS
• BASTOS, C.A.B. Mecânica dos Solos. Notas de Aula. [S.l.]: 
Departamento de Materiais e Construções, Fundação 
Universidade Federal do Rio Grande, 2002.
• BODÓ, B.; JONES, C. Introdução à Mecânica dos Solos. 1° ed. - Rio 
de Janeiro Ed. Livros Técnicos e Científicos, 2017.
• CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. vol. 1. 7° ed. 
Rio de Janeiro: Ed. Livros Técnicos e Científicos, 2016.
• CAPUTO, H. P. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. vol. 3. 7° ed. 
Rio de Janeiro: Ed. Livros Técnicos e Científicos, 2016.
• PINTO, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solosem 16 aulas. 3°
ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.