Aula 1 -Origem e Formação dos Solos

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Mecânica dos Solos 
Origem e Formação dos Solos 
Prof(a). Joseleide Pereira da Silva, Eng. Civil - DSc. 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE BRASÍLIA. 
PRÓ-REITORIA DE EXTENSÃO 
CAMPUS SAMAMBAIA 
Brasília / DF 
Curso Técnico em Edificações 
Quem sou eu? 
Apresentação Pessoal: 
 
 - Nome: Joseleide Pereira da Silva 
 - Formação: Técnica em Edificações pela ETFRR (atual 
IFRR), Enga. Civil pela UFAM, Mestrado em Eng. Civil/Geotecnia 
pela UnB. 
 - Atualmente: Professora do curso de Mecânica dos Solos, 
Fundações e Instalações Hidrosanitárias no IFB. 
 - Atuação: Permeabilidade de água em solo, ensaios de 
campo e de laboratório, instrumentação de campo e solos tropicais. 
 - Email: joseleide.silva@ifb.edu.br 
Plano de Ensino - Conteúdos 
Origem e formação dos solos: 
 O Solo 
 Solo e Crosta Terrestre 
 Origem dos solos 
Coleta de amostras: 
 Normas de preparação e amostragem (NBR 6502, 8036, 6484, 7250, 9604, 9820, 6457) 
 Retirada de amostras em campo 
Aula de Laboratório: Coleta de amostras 
 Normas de preparação e amostragem (NBR 6502, 8036, 6484, 7250, 9604, 9820, 6457) 
 Retirada de amostras em campo 
Origem e formação dos solos: 
 Erosão física - areias 
 Erosão química - argilas 
 Tipos de solos 
 Minerais argílicos 
 Superfícies específicas. 
Preparação de amostras (normas): 
 Identificação de equipamentos de laboratório 
 Coleta de Amostras em campo 
 Aferição de balanças, cápsulas, etc. 
 Armazenamento de amostras 
 Separação de material para ensaios 
 Secagem de amostras 
Aula de Laboratório: Preparação de amostras 
 Identificação de equipamentos de laboratório 
 Coleta de Amostras em campo 
 Aferição de balanças, cápsulas, etc. 
 Armazenamento de amostras 
 Separação de material para ensaios 
 Secagem de amostras 
Estado do solo: 
 Estado das Argilas; 
 Estado das Areias; 
 Textura do Solo (Identificação Táctil Visual) 
Normas: 
 Textura dos solos, 
 Ensaio Táctil visual - Metodologia MCT - ASTM D -2488/84 
Aula de Laboratório: 
 Textura dos solos, 
Ensaio Táctil visual - Observações táteis visuais, metodologia MCT e ASTM D -2488/84 
Índices Físicos: 
 Natureza das partículas 
 Peso específico das partículas 
 Densidade relativa das partículas 
 Densidade real das partículas no laboratório 
 Formas de partículas 
 Adsorção 
 A água como líquido dipolar 
 Tixotropia 
 Granulometria dos solos 
Normas: 
Índices Físicos: 
 Elementos constituintes de um solo 
 Teor de umidade 
 Peso específico aparente dos solos 
 Índice de vazios dos solos 
 Grau de compacidade 
 Porosidade 
 Grau de saturação 
 Grau de aeração 
 Peso específico de um solo saturado 
 Peso específico de um solo submerso 
 Pressões devidas ao peso dos solos 
Normas: 
Aula: Ensaio de umidade 
 Ensaio de umidade em campo (Speed); 
 Ensaio de umidade em laboratório (estufas com temperatura controlada); 
 Cálculo da umidade do solo. 
Normas: NBR 6457 – anexo 
Aula de Laboratório: Índices Físicos 
 Ensaio de umidade em campo (Speed); 
 Ensaio de umidade em laboratório (estufas com temperatura controlada); 
 Cálculo da umidade do solo; 
 Frasco de areia. 
O que é engenharia? 
pois sua prática nos impõe: 
 O refletir constante; 
 As idéias próprias observando o acervo 
construído no ler, indo porém, quase 
sempre, além dele; 
 O construir e solucionar problemas com 
engenhosidade, transmutando no saber 
adquirido. 
A Mecânica dos Solos é uma disciplina da Engenharia Civil/Geotecnia que 
procura prever o comportamento de maciços terrosos quando sujeitos a 
solicitações provocadas, por exemplo, por obras de engenharia. 
O que é Mecânica dos Solos? 
Todas as obras de engenharia civil, de uma forma ou de outra, apóiam-se 
sobre o solo, e muitas delas, além disso, utilizam o próprio solo como 
elemento de construção, como por exemplo as barragens e os aterros de 
estradas. Portanto, a estabilidade e o comportamento funcional e estético da 
obra serão determinados, em grande parte, pelo desempenho dos materiais 
usados nos maciços terrosos. 
O que é Mecânica dos Solos? 
Karl Terzaghi é internacionalmente reconhecido como o fundador da 
Mecânica dos solos, pois seu trabalho sobre adensamento de solos é 
considerado o marco inicial deste novo ramo da ciência na 
engenharia. 
O que é Mecânica dos Solos? 
TORRE DE PISA (Itália) 
-Utilização da camada de areia como elemento de 
fundação 
 
 
Deformação volumétrica na argila 
 
 
 
Recalque da fundação e desaprumo da torre na 
ordem de 4,50 
 
 
Orla de Santos (Brasil) 
 Edifícios em 
fundação direta 
(décadas de 50 a 
70) 
 Recalques 
excessivos (totais 
e diferenciais) 
Histórico 
- Primórdios da civilização: utilização do solo de forma 
empírica e por observação de métodos empregados com êxito. 
 
-Coulomb, 1776: primeira obra de valor (parâmetros c e f ) 
 
-Darcy, 1856: movimento de água em meios porosos. 
 
-Atterberg, 1908: limites de consistência de solos argilosos. 
 
- Fellenius, 1918 e 1926: método de estudo de estabilidade de 
Taludes. 
 
- Karl Terzaghi, 1925: princípio das tensões efetivas, teoria do 
adensamento das argilas. 
 
Mecânica dos solos : surgiu como ciência 
 FORMAÇÃO DAS ROCHAS 
A origem e evolução dos solos sofrem a influência de cinco 
fatores: 
a) Clima: os aspectos climáticos mais importantes no desenvolvimento 
pedogenético são a temperatura e precipitações pluviométrica; 
b) Tipo de rocha: a natureza da rocha matriz, sua composição mineralógica 
é química, e o estado original de fraturamento exercem influência sobre as 
características do solo da qual se origina; 
c) Organismos: ação de vegetais e animais; 
d) Relevo: interferem na dinâmica da água, no microclima e nos processos 
de erosão e sedimentação; 
e) Tempo: o tempo necessário para que um solo atinja determinado estágio 
evolutivo depende da influência dos demais fatores. 
Origem e Formação dos Solos 
Rochas 
 Ígneas 
 
 
 Sedimentares 
 
 Metamórficas 
 
Ciclo das Rochas 
Ciclo das Rochas 
Ciclo das rochas 
Compactação 
Cimentação 
Cristalização 
Transporte 
Erosão 
Intemperismo Metamorfismo 
Fusão 
 ROCHAS MAGMÁTICAS OU ÍGNEAS 
 ROCHAS MAGMÁTICAS OU ÍGNEAS 
basalto 
granito 
diorito 
 ROCHAS SEDIMENTARES 
 ROCHAS SEDIMENTARES 
 ROCHAS METAMÓRFICAS 
 ROCHAS 
Conceito de Solo 
É um material de fixação de raízes e um grande 
armazém de nutrientes e água para as plantas. 
Existem diferentes conotações do que é solo: 
Agrônomos 
A capa de solo sobrejacente ao minério é 
simplesmente um material de rejeito a ser 
escavado 
Geólogo de 
Mineração 
Os solos são um aglomerado de partículas 
provenientes da desintegração da rocha, que 
podem ser escavados com facilidade, sem o 
emprego de explosivos, e que são utilizados 
como material de construção ou de suporte para 
estruturas. 
Engenheiro 
Civil 
SOLOS 
PROCESSOS RESPONSÁVEIS PELA FORMAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
 
 
INTEMPERISMO: alteração física, química e 
biológica das rochas, seguido pelo transporte e 
sedimentação dos materiais intemperizados. 
 
INTEMPERISMO FÍSICO: desintegração física e 
mecânica das rochas através de mudanças bruscas de 
temperatura (ação do congelamento das águas) 
 
INTEMPERISMO QUÍMICO: ação da água e 
temperatura. 
 
INTEMPERISMO BIOLÓGICO: ação radicular de 
determinadas espécies vegetais. 
Origem e Formação dos Solos 
As várias formas de intemperismo podem ser classificadas em dois 
grandes grupos: 
Intemperismo 
Mecânico ou 
Físico 
Intemperismo 
Químico 
Proveniente da ação mecânica desagregadora 
de transporte da água, do vento e da 
variação de temperatura. 
Vários processos químicos que alteram, 
solubilizam e depositam os minerais de rocha, 
transformando-a em solo. Esse tipo é maisfrequente nos climas quentes e úmidos e, 
portanto, muito comum no Brasil. 
Intemperismo 
 Físico 
 
 
Intemperismo 
 Químico 
 
 
Intemperismo 
 Biólógico 
 
 
Intemperismo 
Climas Úmidos e Quentes 
Abundância de água 
Intemperismo Químico > Intemperismo Físico 
pH Baixo 
Grande desenvolvimento de vegetação 
Abundância de minerais alterados 
Cores avermelhadas 
Mecanismos de formação 
- Tipo de 
rocha; 
- Vegetação; 
- Relevo; 
- Clima 
 
Climas Quentes e Secos 
Evaporação >Precipitação 
Cristalização de sais 
pH Alcalino 
Intemperismo Físico > Intemperismo 
Químico 
Abundância de minerais inalterados 
Climas Temperados 
Reações químicas retardadas 
Acumulação de matéria orgânica 
Produção de ácidos orgânicos 
Cores acinzentadas 
FORMAÇÃO 
 
SOLOS 
FATORES DE FORMAÇÃO DOS SOLOS 
ROCHA; CLIMA; ÁGUA; RELEVO; ORGANISMOS; TEMPO 
 
 
 
 1- ROCHA: natureza da rocha-matriz (composição mineralógica 
 e química e estado original de fraturamento) 
 
 2- CLIMA: temperatura e precipitação 
 
 3- ÁGUA: alteração química dos minerais (movimento de 
 soluções e processo de lixiviação) 
 
 4- RELEVO: responsável pela dinâmica da água (processos de 
 erosão/sedimentação) 
 
 5- ORGANISMOS: vegetação e organismos vivos (bactérias, 
 fungos e liquens) 
 
 6- TEMPO: características do solo dependem do tempo de 
 evolução 
FÍSICA 
- ESTRUTURA 
 
CLASSIFICAÇÃO 
• Qto a granulometria; 
• Qto a formação (rocha 
de origem); 
• Qto a porosidade; 
• Qto ao clima, tempo e 
relevo; 
• Qto a cor; 
• Qto a consistência; 
• Qto ao transporte, etc. 
 
Solos Residuais e Sedimentares 
 Residuais 
+ 
+ 
Colúvio 
Solo residual maduro 
Solo residual jovem 
Saprólito 
 Transportados 
 
- Glaciais (Geleiras) 
- Aluviais (Rios) 
- Coluviais 
(Gravidade) 
- Eólicos (Vento) 
 
Solo Residual 
Os solos que permanecem próximos à rocha que lhes deu origem são 
denominados residuais. 
Perfil geotécnico típico de solo residual de gneiss do Rio de 
Janeiro (J A R Ortigão) 
- Ausência de transporte 
- Vel. de decomposição da rocha > vel. de remoção 
FÍSICA 
- ESTRUTURA 
 
COMPOSIÇÃO 
Solo Transportado e Solo Sedimentar 
• Transportados e depositados por agentes ambientais: 
- Vento (solos eólicos: loess) 
- Águas (solos aluvionares: fluviais, pluviais e marinhos) 
- Geleiras (solos glaciares) 
- Gravidade (solos coluvionares: tálus) 
Solos Eólicos: 
- Grãos arredondados (atrito entre as partículas) 
- Transporte + seletivo (vel do vento): areias finas e silte 
- Exemplos: 
 Dunas: nordeste do Brasil 
 Solos loéssicos (Europa Oriental): 
 secos  suportam bem as cargas 
 úmidos  dissolução do cimento calcáreo COLAPSO 
Solos Aluvionares 
 
- Textura  vel. da água na disposição (ocorrência de camadas 
com granulometria distintas) 
 
- Características do transporte pela água: 
* transporte de grãos de diversos tamanhos ( pedregulhos a argila) 
+ finas Þ suspensão 
+ grossas Þ próximo às cabeceiras 
•vel. e direção Þ processo de desmonte e desgaste do relevo 
 
- Exemplos: 
- solos pluviais: arraste por chuva de pontos + elevados do relevo para 
os vales 
- solos fluviais: arraste e deposição de material por rios (planificação 
do leito) 
- solos marinhos 
Solos Glaciares 
 
- Formados pelas geleiras (região temperada) 
- O material resultante do degelo escorre de pontos + elevados 
para áreas + baixas (rochas, solo) 
- Bastante heterogêneos (grandes blocos de rocha a material 
de granulação fina) 
 
Solos Coluvionares 
 
- Transportados pela ação da gravidade 
- Granulometria heterogênea : grandes blocos de rocha a 
material de granulação fina 
- Exemplo: Tálus 
Solo Glacial 
Solo Coluvionar 
Solo Coluvionar - Tálus 
Solo Coluvionar 
Solos Orgânicos 
a) Solos orgânicos: incluindo essencialmente camadas sedimentares de 
argila, silte e areia fina, com húmus. A formação dá-se ou pela 
impregnação de matéria orgânica (húmus) em sedimentos pré-existentes, 
ou ainda pela decomposição da matéria orgânica que já ocorria nos 
sedimentos. 
b) Turfas: provêm de decomposição sobre o solo de grande quantidade de 
folhas, caules e troncos de plantas formando um solo fibroso, 
essencialmente de carbono, de alta compressibilidade e baixa resistência. 
FÍSICA 
- ESTRUTURA 
 
EROSÃO 
E R O S Ã O 
Ilustração: W D CortezR Fonte: Proin/Capes e Unesp/IGCE 
DEFINIÇÃO 
remoção de partículas do solo ou de 
fragmentos e partículas de rochas, pela ação 
combinada da gravidade com a água, vento, 
gelo e organismos (plantas e animais) 
TIPOS 
DE 
PROCESSOS 
natural / geológica / normal ou acelerada / antrópica 
 erosão hídrica: laminar e linear (sulcos, 
 ravinas e boçorocas) 
CONDICIONANTES NATURAIS: 
- chuvas (impacto, escoamento) 
- relevo (declividade, comprimento de rampa, forma da vertente) 
- solo (características morfológicas, físicas, químicas, biológicas 
 e mineralógicas) 
- substrato rochoso 
- cobertura vegetal 
CONDICIONANTES ANTRÓPICOS: 
- desmatamento 
- movimento de terra 
- concentração de água 
- inadequado uso do solo 
- agrícola e urbano 
Ilustração: W D CortezR Fonte: Proin/Capes e Unesp/IGCE 
E R O S Ã O 
EROSÃO NATURAL, GEOLÓGICA OU NORMAL 
Processo natural de denundação e evolução da superfície 
dos terrenos, desenvolvendo-se de forma lenta e contínua. 
Processo induzido pela intervenção humana, altamente 
destrutivo, desenvolvendo-se rapidamente 
EROSÃO ACELERADA OU ANTRÓPICA 
Ilustração: W D CortezR Fonte: Proin/Capes e Unesp/IGCE 
EROSÃO 
 
1 – LAMINAR, em lâmina 
(superficial) 
 
2 – LINEAR, (sulcos, 
ravinas, voçorocas e 
piping) 
EROSÃO LINEAR 
 
1 – SULCOS OU RAVINAS 
(canalículos); 
 
2 – Voçorocas (maiores e 
mais profundas) 
 
3 – Piping ( que atingem o 
lençol); 
EROSÃO