GRA0842 MECÂNICA DOS SOLOS E GEOTECNIA GR2034211 - 202110 ead-29779050 06

Prévia do material em texto

MECÂNICA DOS SOLOS E GEOTECNIAMECÂNICA DOS SOLOS E GEOTECNIA
GEOLOGIA DE ENGENHARIAGEOLOGIA DE ENGENHARIA
Autor: Me. João Vitor Rodrigues de Souza
Revisor : Suely Medeiros Gama
I N I C I A R
introdução
Introdução
Na Engenharia, o solo apresenta um papel fundamental, atuando como matéria-
prima para construção, como material natural ou mesmo na forma in natura.
  Assim, para elaborar projetos e realizar obras com segurança e economia,
torna-se indispensável conhecer suas características de identi�cação e de
classi�cação, que em geral são as propriedades de engenharia de um solo.
Este capítulo abordará os conceitos básicos que envolvem o solo.
Apresentaremos um breve histórico dessa área da ciência; falaremos sobre os
processos de formação de um solo; fatores que atuam nas modi�cações físico-
químicas dos minerais e rochas; formas e tamanho de partículas; os conceitos
básicos relacionados às propriedades físicas do solo.
Vamos começar esta unidade revendo um pouco da história dessa Ciência do
Solo e do seu ramo que mais especi�camente aprofundaremos: a Mecânica dos
Solos.
Desde os primórdios da civilização, o povo reconhecia a importância dos solos, e
os costumes de seus seguidores evoluíram em uma especial ligação com a “mãe
terra”. Os povos Mesopotâmicos, Egípcios, Indianos, Chineses, Astecas e Incas
usavam o solo com a prática de agricultura e pastoreio, e, paralelamente,
buscando decifrar seus segredos e aprender mais com ele. Foi nessa época que
surgiram as primeiras observações sobre o solo: o porquê de determinado
cultivo desenvolver em um local; a capacidade do solo em produzir (fertilidade);
o porquê que um solo necessitava de mais água que outro; e assim por diante.
O conhecimento então deixava de ser algo compartilhado igualmente entre
todos, e passava a ser difundido entre estudiosos de diversas áreas da ciência.
A História da Mecânica dos SolosA História da Mecânica dos Solos
Em 1776, o físico francês Charles Augustin de Coulomb estudou o problema das
pressões laterais da terra nas estruturas de retenção. Ele usou a teoria do
equilíbrio de limites, que considera o bloqueio do solo em falha como um corpo
livre, a �m de determinar a pressão horizontal limitante da terra. Foi a primeira
obra de valor relacionada a essa área da ciência.
Quase 80 anos mais tarde, o também francês Henry Darcy estudou o �uxo de
�uidos através de �ltros de areia utilizados no sistema de tratamento de água
da cidade de Paris. Através de seus experimentos, descobriu que a vazão era
proporcional à diferença de pressão ao longo do �uxo, à área da seção do
conduto e a uma constante característica do meio poroso e do �uido, além de
inversamente proporcional ao comprimento do conduto. Tal descoberta foi de
suma importância e explica, até hoje, alguns �uxos hidráulicos como �ltros,
reservatórios de petróleo e aquíferos.  
No início do século XX, Albert Mauritz Atterberg abordou os primeiros
mecanismos de limites de tamanho de partícula. Propôs uma classi�cação das
argilas de acordo com a consistência, usando a água como parâmetro limitante
(índice de plasticidade, limite de plástico e limite de líquido). A escala
granulométrica Atterberg ainda permanece sendo utilizada como referência.
No ano de 1925, o Prof. Karl Terzaghi publicou o seu famoso livro
Erdbaumechanik. A obra constitui um marco decisivo na nova orientação a ser
seguida no estudo do comportamento dos solos. Àquela data, nascia a área da
ciência chamada de Mecânica dos Solos, isto é, a mecânica dos sistemas
constituídos por uma fase sólida granular e uma fase �uida.
Diversas áreas da ciência se intercalam e, por vezes, sobrepõem campos de
atuação. Assim, é inevitável confundirmos qual a aplicação de determinada área.
Na lista abaixo, conheça algumas das áreas da ciência que abordam o
conhecimento sobre a Terra em outras perspectivas:
Mineralogia: dedica-se ao estudo da composição química, propriedades
físicas, estrutura, aparência, estabilidade, ocorrência e associações dos
minerais;
Geologia: aborda a descrição dos materiais que constituem o globo
terrestre, o estudo das transformações atuais e passadas que se
processaram na Terra;
Geomorfologia: estuda a origem e a estrutura das formas de relevo,
identi�cando as ações naturais atuantes;  
Edafologia: ramo da ciência que estuda a in�uência dos solos nos seres
vivos, abordando principalmente a interferência do uso da terra pela
humanidade para o crescimento das plantas.
O conceito de solo apresenta diferentes conotações, conforme o tipo de
abordagem que se tem. Na agronomia, por exemplo, entende-se como uma
pequena espessura da superfície terrestre. Na engenharia, é chamado de solo
qualquer material proveniente da decomposição da rocha, escavável com o
auxílio de pás, picaretas ou escavadeiras. Por não ter um signi�cado intuitivo, o
conceito usualmente utilizado é o da ABNT (NBR 6502), que o de�ne como
“Material proveniente da decomposição das rochas pela ação de agentes físicos
ou químicos, podendo ou não ter matéria orgânica” (ABNT, 1995), ou
simplesmente, produto da decomposição e desintegração da rocha pela ação de
agentes atmosféricos.
A ação contínua do intemperismo tende a desintegrar e decompor as rochas,
dando origem ao solo. A forma mais conhecida concebe-as a partir de sua
origem, isto é, a partir do processo que resultou na formação dos seus
diferentes tipos. Nessa divisão, existem três tipos principais: as rochas ígneas
ou magmáticas, as rochas metamór�cas e as rochas sedimentares. 
A Formação do SoloA Formação do Solo
Nos tópicos a seguir, entenderemos melhor os tipos de rocha, os conceitos que
envolvem o intemperismo e como os fatores atuam sobre as rochas para
originar o solo. 
Tudo isso está ligado às placas tectônicas. Os processos tectônicos constroem
formas de relevo, causando a elevação ou subsidência de material rochoso, de
Figura 1.1 - Os três grandes grupos rochosos e seus diferentes processos de
formação 
Fonte: Teixeira  et al.  (2009, p. 105).
camadas da crosta terrestre, lavas derretidas e até grandes massas que incluem
toda a crosta e a parte superior do manto do planeta. Em algumas áreas, esses
processos resultam em altas elevações, como montanhas e planaltos. Em
outros, eles produzem depressões topográ�cas, como exempli�cado no Vale da
Morte no oeste dos Estados Unidos, no Mar Morto no Oriente Médio ou na
Depressão de Turfan no oeste da China. Praticamente todas as áreas abaixo do
nível do mar foram formadas por processos tectônicos.
Intemperismo
O intemperismo é entendido como um conjunto de modi�cações de ordem
física, química e biológica que as rochas sofrem na superfície da Terra. Os
produtos resultantes do intemperismo são friáveis e sujeitos às forças que
atuam na superfície terrestre, podendo se deslocar. Assim o material pode
sofrer erosão, transporte e sedimentação.
Intemperismo Físico
O principal mecanismo físico intempérico que atua em rochas e minerais é a
desintegração. Como o próprio nome sugere, quando o material de origem é
submetido a algum evento físico (choque, queda etc.), ocorre uma desagregação
dos minerais em tamanhos cada vez menores, mas sem qualquer alteração das
características químicas do mineral. Com a redução do tamanho das partículas,
a superfície de contato aumenta, o que possibilita que haja maior interferência
do processo no mineral.
Existem, basicamente, três mecanismos físicos comuns que atuam como
agentes intempéricos físicos: variações de temperatura, alívio de pressão e ciclo
de gelo/degelo. 
Quando ocorre uma oscilação da temperatura - hora mais quente, hora mais
frio - qualquer matéria responde automaticamente a isso, dilatando e
contraindo. Com as rochas, esse mecanismo não é diferente. Esse processo de
dilatar e contrair gerar �ssuras, pequenas aberturas que, com o passar do
tempo (e intensidade do processo) vão alargando. Somado a isso, como vimos, a
rocha é composta por uma enorme quantidade de minerais. Cada um deles
possui coe�ciente de dilatação próprio. Isso faz com que cada mineralpresente
na rocha se comporte de determinada forma às variações térmicas. Todo esse
processo é ainda mais acentuado em ambientes desérticos, locais estes que
apresentam uma amplitude térmica enorme, com dias quentes e noites frias.
Figura 1.2 - Intemperismo físico ocasionado pela aridez climática 
Fonte: ThorstenF / Pixabay.
Além da variação térmica, a umidade do ar, aliada à temperatura, também
exerce uma forte ação intempérica sob as rochas. Como vimos, a água pode
percolar pela rocha, dentre os poros existentes. Quando há uma redução da
temperatura, essa água presente na rocha pode congelar. Consequentemente,
quando isso acontece, seu volume aumenta, exercendo uma força de expansão
no mineral. Tal força, dependendo da intensidade e do volume pode gerar a
fragmentação do mineral. Esse tipo de fragmentação é um dos principais
problemas que afetam monumentos feitos com rocha. Seja qual for a causa da
fragmentação, ela sempre acaba facilitando a penetração da água e o
consequente intemperismo químico da rocha. 
Intemperismo Químico
As condições naturais de temperatura e pressão existentes na litosfera são, em
suma, extremamente diferentes das presentes nas camadas mais profundas da
Terra. Como consequência, os minerais que se formaram nesses ambientes
adversos tendem, quando atingem a superfície, a se transformar em outros
minerais, para se estabilizarem com o meio em que, agora, se encontram.
Essa transformação dos compostos minerais da rocha é resultado do
intemperismo químico.   Ao contrário do intemperismo físico, nesse processo
ocorre uma alteração, reorganização e/ou redistribuição dos minerais presentes
na rocha. O intemperismo químico é mais comum em áreas úmidas do que nas
secas, uma vez que a água atua como o principal agente desse processo. A
partir dela, existem diversas reações que podem ocorrer, resultando em
diferentes processos químicos intempéricos.
A dissolução talvez represente o primeiro estágio do processo de intemperismo
químico, principalmente em rochas que contêm carbonato de magnésio ou
carbonato de cálcio, duas substâncias que são facilmente dissolvidas pela água
ou outras soluções ácidas. Nesse processo, a água atua como um poderoso
solvente, promovendo a solubilização completa de minerais por ácidos.
Quando misturada com água, essa reação resulta na hidrólise. O processo
ocorre quando os minerais de silicato reagem com a água, de modo que o
mineral se recombina com a molécula de água para formar um novo mineral. É
o caso, por exemplo, do feldspato, que se transforma em argila ao reagir com a
água. Ao reagir com água levemente ácida, pode ser transformado em caulinita,
um mineral com característica argilosa. Existem subclassi�cações para o
processo de hidrólise, quanto à porcentagem da reação ocorrida: Total
(eliminação da sílica e formação de oxi-hidróxidos de alumínio e ferro) ou Parcial
(Sialitização, Monossialitização ou Bissialitização).
Já quando a água é absorvida pelo mineral, promovendo a formação de um
novo material, ocorre o processo de hidratação. A hidratação faz com que a
rocha expanda seu volume, o que pode colocar pressão sobre a rocha e torná-la
mais vulnerável a outros tipos de intemperismo (incluindo processos de
intemperismo físicos). Os processos de gesso a partir de anidrita e a formação
de limonita a partir de hematita são exemplos de reação de hidratação.
A reação entre rochas e oxigênio é conhecida como oxidação.  A oxidação é a
reação de uma substância com oxigênio. Você provavelmente está familiarizado
com a oxidação, porque é o processo que causa a ferrugem. Assim como seu
carro �ca enferrujado pela oxidação, as rochas também podem �car
enferrujadas se contiverem ferro. Você deve ter notado que o metal enferrujado
no seu carro é um pouco frágil; você poderia até cutucar seu dedo através de
uma mancha de ferrugem, se for grande o su�ciente. Isso ocorre porque,
quando o ferro reage com o oxigênio, forma óxido de ferro, que não é muito
forte. Da mesma forma, quando uma rocha é oxidada, ela é enfraquecida e
desmorona facilmente, permitindo que a rocha se quebre. O óxido de ferro é
caracterizado pelo tom vermelho, e isso explica por que algumas pedras
parecem vermelhas.
Quando o dióxido de carbono presente no ar se dissolve na água, forma ácido
carbônico. Embora o ácido carbônico seja bastante fraco, pode causar uma
forma de intemperismo químico conhecida como carbonatação. A calcita, por
exemplo, é um mineral de carbonato de cálcio composto de cálcio, carbono e
oxigênio. Quando reage com o ácido carbônico, o carbonato de cálcio se
decompõe em seus componentes, cálcio e bicarbonato. Esse tipo de
intemperismo químico é particularmente importante na criação de topogra�a
cárstica, como cavernas e buracos. O calcário, que é amplamente composto de
carbonato de cálcio, reage com a água subterrânea. Quando a água quebra e
dissolve a rocha, as cavernas se desenvolvem no espaço deixado no subsolo.
Quando o espaço subterrâneo �ca muito grande, a terra na superfície pode
entrar em colapso, originando espaços sob a superfície.
Intemperismo Biológico
O intemperismo biológico consiste no enfraquecimento e subsequente
desintegração de rochas por plantas, animais e micróbios.
As raízes das plantas em crescimento podem exercer estresse ou pressão sobre
as rochas. Embora o processo seja físico, a pressão é exercida por um processo
biológico (isto é, raízes em crescimento).
Os processos biológicos também podem produzir intemperismo químico, por
exemplo, onde raízes de plantas ou microorganismos produzem ácidos
orgânicos que ajudam a dissolver minerais. A atividade microbiana decompõe
os minerais da rocha alterando a composição química da rocha, tornando-a
mais suscetível às intempéries.
Um exemplo de atividade microbiana é o líquen; líquen são fungos e algas,
vivendo juntos em uma relação simbiótica. Os fungos liberam substâncias
químicas que decompõem os minerais das rochas; os minerais assim liberados
das rochas são consumidos pelas algas. Enquanto esse processo continua,
buracos e lacunas continuam a se desenvolver na rocha, expondo a rocha ainda
mais a intempéries físicas e químicas.
Alguns animais escavadores também podem mover fragmentos de rochas para
a superfície, expondo-as a processos químicos, físicos e biológicos mais intensos
e, assim, indiretamente, aprimorando o processo de intemperismo das rochas.
Embora as intempéries física, química e biológica sejam processos separados,
alguns ou todos os processos podem atuar juntos na natureza. 
A Figura 1.4 mostra a in�uência das zonas climáticas, aproximadamente
paralelas às faixas equatoriais, tropicais, temperadas e frias da Terra.
Figura 1.4 -  Distribuição, no globo terrestre, dos diferentes tipos geoquímicos de
intemperismo 
Fonte: Toledo, Oliveira e Mel� (2009, p. 46).
Fatores de In�uência na Formação do Solo
Conforme declarado no início deste capítulo, os solos evoluem sob a ação de
in�uências biológicas, químicas e físicas. Somado a isso, todos esses processos
são dinâmicos, formando-se continuamente por um longo período de tempo. Os
tipos de solo diferem, dependendo dos materiais originais de onde vieram e do
ambiente circundante. Dessa forma, existem basicamente cinco fatores
fundamentais que in�uenciam as propriedades do solo.
1. Material de origem (rocha-mãe): O material original é o estado inicial
da matéria sólida que compõe o solo. Os tipos de materiais originais e
as condições sob as quais eles se decompõem in�uenciarão as
propriedades do solo formado;
2. Clima: a variação sazonal pode interferir na temperatura e na
precipitação. A temperatura pode afetar a taxa de intemperismo e
decomposição orgânica. Com um clima mais frio e seco, esses
processos podem ser lentos, mas, com calor e umidade, são
relativamente rápidos. Já a chuva dissolve alguns dos materiais do solo
e mantém outros em suspensão. A água transporta ou lixivia esses
materiais através do solo. Com o tempo, esse processo pode alterar o
solo, tornando-o menos fértil;
3. Relevo: A forma, o comprimentoe o grau de uma inclinação afetam a
capacidade de in�ltração e drenagem do solo. O aspecto de uma
inclinação determina o tipo de vegetação e indica a quantidade de
chuva recebida. Esses fatores mudam a forma como os solos se
formam;
4. Organismos: À medida que o solo se forma, as plantas começam a
crescer nele. As plantas amadurecem, morrem e as novas substituem.
Suas folhas e raízes são decompostas ao solo. Os animais comem
plantas e seus resíduos e, eventualmente, seus corpos são adicionados
ao solo. Todo esse processo muda o solo. Bactérias, fungos, vermes e
outras escavadoras quebram o lixo e restos de animais e restos de
plantas, tornando-os matéria orgânica.
5. Tempo: O tempo como fator de formação do solo não é uma
propriedade do terreno nem uma fonte de estímulo externo. É uma
variável abstrata cujo signi�cado é apenas um marcador da evolução
das características do solo. Certas características do per�l do solo
podem ser interpretadas como indicadores da passagem do tempo.
Uma série de per�s de solo cujas características diferem apenas como
resultado da idade é um exemplo. 
atividade
Atividade
O material de origem, ao atingir a superfície terrestre, pode sofrer alguns processos
intempéricos, como a decomposição e desagregação, transformando-se em
sedimentos ou material sedimentar, que podem ser transportados para outras áreas.
Os termos destacados fazem referência, respectivamente, aos intemperismos:
a) Biológico e mecânico.
b) Orgânico e físico-químico.
c) Químico e físico.
d) Natural e antrópico.
e) Físico e Químico.
Quando se observa um poço do solo ou um corte do terreno em uma estrada,
dá para perceber a existência de várias camadas no solo. Essas camadas são
chamadas de horizontes do solo. A disposição desses horizontes em um solo é
conhecida como per�l do solo. Os cientistas do solo, também chamados
podologistas, observam e descrevem os per�s e os horizontes do solo para
classi�car e interpretar o solo para vários usos.
Os horizontes do solo diferem em várias propriedades do solo facilmente
visíveis, como cor, textura, estrutura e espessura. Outras propriedades são
menos visíveis, como conteúdo químico e mineral, consistência e testes
laboratoriais especiais. Todas essas propriedades são usadas para de�nir tipos
de horizontes do solo. 
Per�l e Classi�cação GeotécnicaPer�l e Classi�cação Geotécnica
do Solodo Solo
A Figura 1.6 é uma representação esquemática do recorte de um solo: desde a
rochão-mãe (R) até o regolito (tudo que está acima). O regolito divide em
saprólito (C) e solum (camadas O, A, E e B).
Devido ao dinamismo dos processos que atuam na formação do solo, sua
classi�cação pode ser feita em relação à origem da rocha-mãe, em relação à
in�uência da vegetação e do relevo.
Classi�icação Quanto à Origem
Quando os solos se formam por rochas encontradas no mesmo local da
formação, ou seja, quando a rocha que se decompôs e se alterou para a
formação do solo se encontra no mesmo local do solo, eles recebem o nome de
solo in situ, eluviais ou residual. A composição mineralógica e granulométrica,
estrutura e espessura, dependem do clima, relevo, tempo e tipo de rocha de
origem. Regiões tropicais, como na maior parte do Brasil, o manto de solo
residual, formado pela decomposição das rochas com predomínio do
intemperismo químico, apresenta, quase sempre, espessura da ordem de
dezenas de metros, enquanto que, em regiões com predomínio de clima
temperado, esse manto tem espessura normalmente de poucos metros
(MARANGON, 2008).
Conforme a zona de intensidade de intemperismo, os horizontes do solo vão
sendo formados (conforme vimos no capítulo anterior). Porém, em solos
residuais, o tempo de formação de diferentes horizontes é gradativo e demanda
maiores espaços de tempo. Assim, podem ser subdivididos em:
A. Residual maduro: situação em que o solo perdeu toda a estrutura original da
rocha-mãe, tornando-se relativamente homogêneo;
B. Residual jovem: ocorre quando o solo mantém a estrutura original da rocha-
mãe, mas já perdeu totalmente sua consistência. Visualmente pode ser
confundido com uma rocha de alteração. Mas através do tato, pressionando-se
os dedos, pode-se observar que esse solo se caracteriza por desintegrar
completamente.
C. Solo de alteração: é quando o material proveniente das rochas se encontra
em estágio avançado de desintegração. Possui a estrutura original da rocha-mãe
e a ela se assemelha em todos os aspectos visuais perceptíveis, salvo na
coloração. Pode ser descrito em relação pela textura, plasticidade e consistência
ou compacidade, com indicação do grau de alteração e, se possível, da rocha de
origem. 
Figura 1.7 - Corte de um solo, evidenciando a ocorrência do solo maduro e
jovem 
Fonte: Ivan Kulikov / 123RF.
Já quando os solos foram formados por rochas localizadas em outros lugares,
esses recebem o nome de aluvionar ou transportado. Os solos transportados
são os que sofreram transporte por agentes geológicos do local onde se
originaram até o local onde foram depositados, não tendo ainda sofrido
consolidação. A ocorrência desse solo se dá graças a algum evento natural que
possibilitou seu transporte e sedimentação. Sua subclassi�cação, portanto, se
dá em função do agente transportador/sedimentar atuante, podendo ser:
A. Coluvionar: é um tipo de material original transportador devido à ação
gravitacional ou, em alguns casos, devido à ação violenta da água, como por
exemplo, durante enxurradas. Os depósitos coluvionares consistem em
fragmentos angulares de rochas a�adas e acumulados na base de encostas
íngremes. Nesses locais, como próximo a serras e cachoeiras, os mantos de solo
residual com blocos de rocha podem escorregar, sob a ação de seu próprio
peso, durante chuvas violentas, acumulando-se ao pé do talude em depósito de
material detrítico, geralmente fofo, formando os tálus. 
B. Aluvionar: consiste de materiais erodidos, remodelados, transportados e
depositados pelos cursos d’água nos seus leitos e margens. Geralmente é
observado na parte inferior do curso de um rio, formando planícies de
inundação e deltas. Os depósitos aluvionares são formados por areia, argila e
cascalho e geralmente contêm uma grande quantidade de matéria orgânica,
produzindo, assim, solos muito férteis. Em algumas regiões, os depósitos
podem conter ouro, platina ou pedras preciosas, sendo ainda a principal fonte
de minério de estanho. 
A Figura 1.9 mostra os diferentes tamanhos de grãos que são formados e
podem ser encontrados em depósitos aluvionares. Quanto maior a distância do
depósito em relação à rocha de origem, menor o tamanho das partículas
encontradas.
C. Eólico: São solos transportados e depositados pela ação do vento. Sua
ocorrência se dá principalmente junto à costa. São constituídos por areia �na,
bem arredondada, ocorrendo na forma de franjas de dunas, margeando a costa
ou, quando os ventos são mais intensos, criando ambientes desérticos.
Classi�icação Quanto à In�uência Natural
A classi�cação taxonômica do solo, proposta pelo United States Department of
Agriculture - USDA (traduzido - Departamento de Agricultura dos Estados Unidos)
infere uma divisão dependente do relevo e, por consequência, da vegetação
local.
Quando um solo se encontra bem desenvolvido a partir do material parental e
da ação normal de formação de sol do clima e dos organismos vivos, esse solo
Figura 1.9 - Diferentes tamanhos de grãos 
Fonte: Marangon (2008, p. 2).
recebe o nome de zonal. Esses solos são maduros, bem delineados e
profundos, e geralmente cobrem uma ampla região ou zona geográ�ca. Alguns
exemplos de solo zonal são os latossolos, podzóis, solos de pradaria e
desérticos.
Já os solos intrazonais se caracterizam por serem moderadamente
desenvolvidos, determinados por fatores relativamente locais (como a natureza
do material original) que prevalecem sobre os fatores normais de formação do
solo de clima e organismos vivos (intemperismo). Esse grupo de solo é
facilmente encontrado próximo a margens de rios e mares. Por consequência,
os dois grupos intrazonaisexistentes são o solo salino e o solo hidromór�co.
Por �m, quando o solo não possui horizontes bem desenvolvidos devido à
imaturidade ou outros fatores que têm impedido o seu desenvolvimento, ele
recebe o nome de azonal. De forma geral, são solos rasos, com material
rochoso de tamanhos maiores quando comparado aos outros dois tipos, sendo
facilmente encontrados próximos a encostas íngremes. Os solos aluviais (visto
no capítulo anterior) e os litossolos são dos exemplos de solo pertencentes a
esse grupo.
Sistema Brasileiro de Classi�icação
O Sistema Brasileiro de Classi�cação de Solos (SiBCS) é o sistema taxonômico
o�cial de classi�cação de solos do Brasil. Desenvolvido pela Embrapa e
compartilhado com várias instituições de ensino e pesquisa do País desde 1970,
o sistema utiliza de uma metodologia multicategórica e aberta, que permite a
inclusão e a possibilidade da classi�cação de todos os solos existentes no
território nacional.
Atualmente em sua 5ª edição (EMBRAPA, 2018), o SiBCS agrupa os solos
brasileiros em seis níveis: 1º nível categórico (ordens), 2º nível categórico
(subordens), 3º nível categórico (grandes grupos), 4º nível categórico
(subgrupos), 5º nível categórico (famílias) e o 6º nível categórico (séries),
carecendo ainda de uma melhor de�nição. A seguir, é descrito resumidamente o
processo adotado em cada nível de classi�cação (EMBRAPA, 2018). 
1. Ordem: os solos são diferenciados conforme a presença ou ausência
de determinados atributos, horizontes ou propriedades, no tipo e grau
de desenvolvimento dos processos que atuaram em seu processo de
formação;
2. Subordem: re�ete a atuação de outros processos de formação de solo
que agiram conjuntamente ou afetaram os processos dominantes cujos
atributos apresentam diagnósticos já utilizados para separar os solos
no 1º nível categórico;
3. Grandes grupos: são de�nidos em função do tipo e arranjo dos
horizontes; atividade da fração argila, condição de saturação do
complexo sortivo por bases, por alumínio ou por sódio e/ou presença
de sais solúveis; presença de horizontes ou propriedades que
restringem o desenvolvimento das raízes e afetam o livre movimento
da água no solo.
4. Subgrupos: podem ser divididos em típicos (quando não são
necessariamente os de ocorrência mais extensiva, nem representam o
conceito central do grande grupo ao qual pertencem), intermediários
(quando propriedades podem ser resultantes de processos que levam
um dado solo a se desenvolver a partir ou na direção de outra classe de
solo, ou ainda, que têm propriedades intermediárias para outras
classes);
5. Família: função das características e propriedades morfológicas, físicas,
químicas e mineralógicas importantes para uso e manejo dos solos;
6. Série: ainda objeto de discussão, esse nível hierárquico caracteriza o
solo em função do crescimento de plantas, principalmente no que
concerne ao desenvolvimento do sistema radicular, às relações solo-
água-planta e às propriedades importantes nas interpretações para �ns
de engenharia, geotecnia e planejamento ambiental. 
atividade
Atividade
O solo corresponde à �na camada de material que cobre a superfície da Terra,
formado a partir do intemperismo que atua sobre as rochas. À medida que se
desenvolvem ao longo do tempo, as camadas (ou horizontes) formam um per�l de
solo. A �gura a seguir ilustra um corte feito, demonstrando os estratos existentes.
De acordo com o per�l apresentado,pode-se a�rmar que:
a) O horizonte B se caracteriza por apresentar baixo grau de desenvolvimento e fertilidade, sendo
um dos primeiros horizontes a se formar.
b) O horizonte R (ou rocha-mãe) é o horizonte de composição essencialmente mineral. Ele é
formado pela acumulação de argila e também de oxi-hidróxidos de ferro e alumínio.
Figura - Camadas do Solo 
Fonte:Brgfx / Freepik.
c) O horizonte C corresponde à transição entre solo e rocha, apresentando, normalmente, em seu
interior, fragmentos de rocha não alterados.
d) O horizonte A é a zona de transição entre o solo e a sua rocha formadora, sendo chamado
também de saprólito. É formado por alguns sedimentos maiores e menos decompostos,
representando o processo de decomposição da rocha.
e) O horizonte O corresponde ao acúmulo de material orgânico que é gradualmente decomposto e
incorporado aos horizontes inferiores, acumulando-se nos horizontes B e C.
Conforme vimos nos capítulos anteriores, as características mudam muito de
um local para outro, e são constituídas por uma mistura complexa de sólidos,
líquidos e gases. Assim, é importante reconhecer quais as propriedades que elas
vêm a apresentar, conforme sua composição. Neste capítulo, iniciaremos o
estudo sobre as propriedades e os processos físicos de um solo, abordando os
assuntos mais simples, como tamanho das partículas, textura, granulometria,
estrutura, densidade e porosidade. Esses estudos são de fundamental
importância, uma vez que as propriedades físicas do solo podem in�uenciar os
seus processos químicos e biológicos e, por consequência, na qualidade,
aplicação e utilidade técnica dele.  
Tamanho das Partículas e Distribuição
Uma das primeiras características evidentes do solo e que diferenciam os
horizontes é o tamanho das partículas que o compõem. Normalmente,
Física do Solo IFísica do Solo I
pouquíssimos horizontes apresentam uma variação do tamanho das partículas
capaz de ser observada a olho nu: desde fragmentos de tamanho microscópico,
como argila, até os com alguns centímetros, como cascalhos e calhaus.
Como a variação de tamanho pode ser muito grande, faz-se necessário
relativizar de acordo dentro de uma faixa. Nesse conceito, entra a textura, que
compreende justamente o tamanho relativo (e sua distribuição) das partículas
que formam a fase sólida do solo. No Brasil, a NBR 6502 (ABNT, 1995) de�ne os
limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos.
Uma forma de caracterizar o solo, ainda em campo, é através da
identi�cação visual e tátil. O benefício dessa análise é compreender, de
maneira rápida, as características principais do solo, utilizando os
sentidos do corpo. Alguns desses testes podem ser feitos da seguinte
forma:
1. Aspereza: esfrega-se uma porção de solo na mão p/ sentir a
aspereza. Areia: elevada aspereza; Argila: baixa aspereza;  
Tabela 1.1 - Análise Comparativa dos tamanhos relativos das frações
granulométricas 
Fonte: Adaptada de ABNT (1995).
Denominação Tamanho (mm) Comparativo
Matacões > 200 ---------------
Calhaus 200 - 20 dentes humanos
Cascalho 20 - 2 moedas brasileiras
Areia grossa 2 - 0,2 percevejo aquático
Areia �na 0,2 - 0,05 �o de cabelo
Silte 0,05 - 0,002 escama de asas de borboleta
Argila <0,002 cabeça de al�nete
2. Plasticidade: molda-se cilindros ou bolinhas com solo úmido.
Argila: moldável (elevada plasticidade); Areias e silte: não são
moldáveis (baixa plasticidade);
3. Resistência: pressiona-se entre os dedos uma porção de solo
para desagregar os torrões. Argilas: resistentes; Siltes: média
resistência; Areia pura: baixa resistência (não formam torrões).
Quando levada para laboratório, a amostra de solo, depois de coletada,
é seca ao ar, destorroada e passada por uma peneira com malha de 2
mm, com intuito de reter as raízes e partículas com diâmetros maiores
que esse. O material retido então é lavado e pesado, para se calcular a
quantidade de partículas com diâmetro maior que 2mm.
A partir desse ponto, um dos métodos mais utilizados para efetuar a
caracterização do solo é a análise granulométrica. Nesse processo, uma
massa conhecida de solo (peso seco) passa por um conjunto de
peneiras, de diâmetros diferentes (conforme NBR 5734/1980). Durante
um período de 10 a 15 min, as peneiras são agitadas mecanicamente,
com intuito de fazer com que as partículas de diâmetros menores que a
peneira caiam, sucessivamente, até determinado diâmetro de corte.
Caso a partícula tenha um diâmetro inferior a todas as peneiras
utilizadas, a massa �nal �cará retida no prato, sendo essa massa
também contabilizada para caracterizar a amostra estudada.
Veja algumasde�nições importantes:
Massa acumulada: refere-se à soma das massas retidas nas
peneiras superiores, com a massa retida na peneira em estudo;
% passada: razão entre a massa do solo que passa em cada
peneira e a massa total seca da amostra;
% retida: razão entre a massa retida numa determinada peneira
e a massa total seca da amostra;
Figura 1.11 - Agitador eletromagnético de peneiras que pode ser
utilizado no processo 
Fonte: Marangon (2008, p. 2).
Diâmetro máximo: corresponde ao número da peneira da série
normal na qual a porcentagem acumulada é inferior ou igual a
5%, desde que essa porcentagem seja superior a 5% na peneira
imediatamente abaixo;
Diâmetro efetivo: diâmetro correspondente a 10% das
partículas menores que ele, mensurado através da massa total.
Basicamente caracteriza a porção de �nos presente no solo;
Coe�ciente de uniformidade (Cu): de�nido pela razão entre D60
e D10. Quanto menor a razão, mais uniforme são as partículas
que constituem o solo;
Coe�ciente de curvatura (CC): caracteriza as partículas do solo
em relação à variabilidade de seus tamanhos, podendo ser
observado através da curva granulométrica.
Depois de realizado o procedimento, a quantidade de massas retidas
em cada peneira, bem como no prato, é quanti�cada. Depois disso, uma
representação grá�ca é realizada com intuito de veri�car o per�l
granulométrico da amostra.
Figura 1.13 - Per�l granulométrico e curva obtida conforme o tipo de
amostra estudada 
Fonte: Varela (s.d., p. 2).
Quanto maior for o valor de Cu mais bem graduado é o solo. Solos que
apresentam Cu ≅ 1 possuem uma curva granulométrica em pé,
indicando um solo mal graduado – Curva C. Se o valor de CC for menor
que 1, a curva será descontínua com ausência de grãos, indicado pela
Curva B. Di�cilmente ocorrem areias com valores de CC fora do
intervalo de 1 a 3. Já a Curva A indica uma boa distribuição
granulométrica da amostra estudada.
A partir dos agrupamentos de solo obtidos na análise granulométrica, é
possível caracterizá-lo em função do percentual de argila, silte e areia
presente na amostra.
Os contrastes texturais entre horizontes dos solos são expressos por
notação binária ou ternária, na forma de frações, como, “textura
média/argilosa” (binária) e “textura arenosa/média/muito argilosa”
(ternária). Podem ser utilizados nas várias classes de solos para indicar
variações das classes texturais em profundidade (EMBRAPA, 2018).
Estrutura e Agregados
As partículas presentes no solo podem se organizar em unidades
maiores, através de um processo de agregação, que gerará os
agregados. Essa estrutura pode ter tamanho, forma e estabilidade
variada, e está associada ao conjunto de interações mineralógicas,
químicas e biológicas que atuam sobre o solo.
O tamanho e o grau de desenvolvimento dos agregados do solo são
indicadores de processos envolvidos na degradação do solo, uma vez
que in�uenciam diretamente na in�ltração, retenção de água, aeração e
resistência à penetração de raízes.
Para estudar esse parâmetro físico, a amostra pode ser submetida a
vários ensaios laboratoriais. Em suma, a metodologia empregada
resume-se a mensurar sua distribuição, agrupando-os em classes de
diâmetros arbitrários e conforme a estabilidade medida. No método do
peneiramento úmido, por exemplo, uma porção de solo é colocado para
ser peneirado (sequência com diâmetros diferentes) dentro d’água,
durante um determinado tempo. Os agregados que se mantiverem
estáveis e permanecerem nas várias peneiras são então secados e
pesados. Com base nesses valores, é possível então calcular o índice de
estabilidade dos agregados: quanto mais bem estruturados, menos eles
irão se desfazer quando mergulhados.
Tabela 1.2 - Distribuição de diferentes classes de agregados em per�s de
solo com Horizonte B Latossólico e Horizonte B Argílico 
Fonte: Adaptada de Grohmann (1972, p. 49).
Horizonte
Profundidade
(cm)
Classes de tamanhos de agregados
(mm)
7 - 4 4 - 2 2 - 1
1 -
0,5
>0,5
%
  Latossolo Vermelho Eutroférrico
Ap 0 - 9 11 15 17 19 38
AB 9 - 28 27 26 19 12 17
BA 28 - 55 12 15 15 17 44
B1w 55 - 85 8 13 14 17 48
B2w 85 - 100 3 6 9 18 67
  Argissolo Vermelho-Amarelo
Conforme pode ser visto na Tabela 1.2, o tipo do solo in�uencia
diretamente na granulometria do material e, por consequência,
na distribuição percentual dessas partículas ao longo da
profundidade do solo.  
Densidade e Porosidade
A densidade e a porosidade são parâmetros intrínsecos, uma vez
que estão diretamente relacionados com a massa e o volume de
constituintes do solo.
Quando uma partícula do solo não possui espaço poroso ela
nada mais é do que um pedacinho de rocha muito pequeno. O
peso de uma partícula individual do solo por unidade de volume
é chamado densidade de partículas (Dp), normalmente, a
densidade expressa em unidades de gramas por centímetro
cúbico. Uma partícula, por exemplo, que apresente uma
densidade da partícula de 2,66 g/cm³ signi�ca que a cada
partícula de solo com 1 centímetro cúbico de volume pesa 2,66 g.
A densidade de partículas desempenha um papel importante em
nossa compreensão e determinação de outras propriedades
Ap 0 - 10 35 28 20 7 10
E 10 - 25 35 27 16 8 14
Bt  25 - 50 27 30 19 10 15
BC 50 - 90 20 27 20 12 22
físicas, incluindo densidade do solo e porosidade. Normalmente,
varia em função da quantidade e disposição dos minerais e
orgânicos presentes no solo.
Contudo, a densidade mais útil para as aplicações agrícolas e
estruturais do solo é a densidade do solo (Ds), de�nida pela
razão entre o peso seco e o volume de solo. Basicamente, a
diferença existente é que a densidade do solo considera os
sólidos e o espaço poroso, enquanto que a densidade de
partículas considera apenas os sólidos minerais.
saiba mais
Saiba mais
A porosidade refere-se ao volume de vazios do solo que podem ser
preenchidos por água e/ou ar, sendo, portanto, inversamente
relacionada à densidade aparente. Pode ser calculada através da
relação [(1 - (DS/DP)) x 100], sendo seu resultado expresso em
porcentagem.
A porosidade varia dependendo do tamanho e agregação das
partículas. É maior em solos argilosos e orgânicos do que em solos
arenosos. Um grande número de pequenas partículas em um
volume de solo produz um grande número de poros do solo.
Menos partículas grandes podem ocupar o mesmo volume de solo,
portanto, há menos poros e menos porosidade. No pequeno
experimento a seguir, é possível veri�car na prática o
comportamento dessa propriedade tão importante para o solo.
Fonte: Elaborado pelo Autor.
ACESSAR
https://youtu.be/awj8Z3dZQKU
O preparo do solo pode aumentar a densidade se quebrar os
agregados e permitir que o solo se separe para se compactar
com mais força. A adição de material orgânico, por exemplo,
reduz a densidade do solo, pois o material orgânico possui uma
densidade menor que o solo. No entanto, as adições são
tipicamente tão pequenas em proporção ao peso do solo que
não in�uenciam acentuadamente em sua densidade do solo,
exceto na interface solo-atmosfera.
atividade
Atividade
Um estudante, durante a aula de geologia, pegou uma porção de solo na mão,
umedeceu-a com água à mostra, e a enrolou em formato de “cobrinhas”. Depois de
um tempo, percebeu que a amostra �cou �rme e não houve quebra de suas
estruturas. É possível a�rmar que a textura predominante naquela porção de solo é
formada de:
a) Feldspato
b) Silte
c) Areia
d) Argilito
e) Argila
indicações
Material Complementar
LIVRO
Manual de Métodos de Análise de Solo
Editora: Embrapa
Autor: Embrapa
ISBN:  85-85864-03-6
Comentário: O livro discute o uso de diferentes
metodologias aplicadas em análises do solo,
apresentando todas as normas, técnicas e
procedimentos necessários em análises físicas, químicas,
mineralógicas, micromorfológicas e de matéria orgânica.
FILME
Nosso Planeta
Ano: 2019
Comentário: O documentário, realizado pela Net�ix,
explora o Planeta Terra de uma forma única, mostrando
como os processos dinâmicos atuam e moldam os
continentes e oceanos continuamente, a todo segundo.
Uma ótimaoportunidade de entender e aprender sobre
a formação do nosso Planeta.
T R A I L E R
conclusão
Conclusão
O Planeta Terra é composto por um conjunto de processos dinâmicos e
interligados, que moldam o relevo continuamente ao longo do tempo. Entender
como, por que e de que forma esses processos atuam sobre a litosfera é
essencial para a utilização do solo, essencial para as mais diversas �nalidades.
Nesta unidade, aprendemos que uma diversidade de arranjo e proporções de
partículas sólidas, líquidas e de gases, aliados a mecanismos físicos, químicos e
biológicos resultam em uma variedade de solos, que, por consequência,
in�uenciará na possibilidade de uso e necessidade de um manejo adequado,
conforme a atividade que se pretenda desenvolver.
Na próxima unidade, abordaremos outros parâmetros físicos também
importantes na caracterização do solo; os principais mecanismos da engenharia
aplicados na investigação do solo; e como é feita a determinação da capacidade
de suporte de um solo, antes que ele venha a se romper.
referências
Referências Bibliográ�cas
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6502: Rochas e
Solos. Rio de Janeiro: ABNT, 1995.
COSTA, L. Solo. 26 out. 2011. Disponível em: http://www.lai�.com/lai�.php?
id_lai�=2880&idC=54748#. Acesso em: 29 nov. 2019.
EMBRAPA. Atributos do Solo - Outros atributos. 2018. Disponível em:
https://www.embrapa.br/solos/sibcs/atributos-do-solo/outros-atributos. Acesso
em: 2 dez. 2019.
EMBRAPA. Sistema Brasileiro de Classi�cação de Solos (SiBCS).  5. ed., rev. e
ampl. Brasília: EMBRAPA, 2018.
GROHMANN, F. Superfície especí�ca do solo de unidades de mapeamento do
Estado de São Paulo. I - Estudo de per�s com horizonte B textural e B
latossólico. Bragantia, Campinas, v. 31, p. 145-165, 1972.
LEPSCH, I. F. 19 Lições de Pedologia. São Paulo: O�cina de textos, 2012.
MARANGON, M. Geotecnia de Fundações. 2008. Disponível em:
http://www.ufjf.br/nugeo/�les/2009/11/GF111-Formacao-Geologica-dos-Solos-
2008.pdf. Acesso em: 30 nov. 2019.
TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. São Paulo: Companhia Editora Nacional,
2009.
TOLEDO, M. C. M.; OLIVEIRA, S. M. B. de; MELFI, A. J. Da rocha ao Solo –
Intemperismo e pedogênese. In: TEIXEIRA, W. et al. Decifrando a Terra. 2. ed.
São Paulo: IBEP Editora Nacional-Conrad, 2009. p. 128-239.
VARELA, M. Granulometria. [s.d.]. Disponível em:
https://docente.ifrn.edu.br/marciovarela/disciplinas/materiais-de-
construcao/granulometria-1/granulometria. Acesso em: 2 dez. 2019.
http://www.laifi.com/laifi.php?id_laifi=2880&idC=54748#
https://www.embrapa.br/solos/sibcs/atributos-do-solo/outros-atributos
http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/GF111-Formacao-Geologica-dos-Solos-2008.pdf
https://docente.ifrn.edu.br/marciovarela/disciplinas/materiais-de-construcao/granulometria-1/granulometria