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compridos deformam mais na direção de sua maior dimensão, tendendo a gerar tensões internas e auxiliar no seu processo de desagregação. Repuxo coloidal: o repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido à sua diminuição de umidade, o que em contato com a rocha pode gerar tensões capazes de fraturá-la. Ciclos gelo/degelo: as fraturas existentes nas rochas podem se encontrar parcialmente ou totalmente preenchidas com água. Esta água, em função das condições locais, pode vir a congelar, expandindo-se e exercendo Mecânica dos Solos 6 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 nova arrumação das suas moléculas durante a cristalização). Vale ressaltar também que a água transporta substâncias ativas quimicamente, incluindo sais que ao reagirem com ácidos provocam cristalização com aumento de volume. Alívio de pressões: alívio de pressões irá ocorrer em um maciço rochoso sempre que da 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 o fraturamento e tende a reduzir a rocha a blocos cada vez menores. Por outro lado, o intemperismo químico irá provocar alterações na estrutura química das rochas. A hidrólise, hidratação (responsável pela expansão da rocha) e carbonatação (principalmente em rochas calcárias) são os exemplos clássicos de 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, que são os compostos químicos mais importantes da litosfera. Em resumo, os minerais na presença dos íons H+ liberados pela água são atacados, reagindo com os mesmos. O H+ penetra nas estruturas cristalinas dos minerais desalojando os seus íons originais (Ca++, K+, Na+, etc.) causando um desequilíbrio na estrutura cristalina do mineral e levando-o a destruição. 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. O intemperismo por carbonatação é mais acentuado em rochas calcárias por causa da diferença de solubilidade entre o CaCO3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a reação. O intemperismo biológico é resultante da ação de esforços mecânicos induzidos por raízes de vegetais, escavação de roedores e, até mesmo, a própria ação humana. PINTO (2000) enfatiza que o conjunto desses processos ocorre mais freqüentemente em climas quentes e que, conseqüentemente, os solos serão misturas de partículas pequenas que se diferenciam pelo tamanho e pela composição química. Analisando a formação dos solos face aos tipos de intemperismo, verifica-se que os solos resultantes de intemperismo físico irão apresentar composição química semelhante à da rocha que lhes originou. Por outro lado, o intemperismo químico irá formar solos mais profundos e mais finos do que os solos formados onde há predominância do intemperismo físico. Mecânica dos Solos 7 Tamanho das Partículas O tamanho das partículas de um solo é uma característica que irá diferenciá-los quanto à sua composição granulométrica. Percebe-se que alguns solos apresentam partículas perceptíveis a olho nu como os pedregulhos e areias grossas. Outros apresentam partículas finas que só podem ser identificadas por ensaios específicos. A diversidade de tamanhos é enorme e podem ser encontrados tamanhos que variam de 1 a 2 mm (partículas de areia) até 10 Angstrons (0,000001 mm – partículas de argila). Se essa partícula de argila for ampliada e ficar do tamanho de uma folha de papel, o grão de areia ficaria com diâmetros da ordem de 100 a 200 metros (um quarteirão). A Figura seguinte ilustra de forma comparativa os tamanhos de algumas partículas presentes nos solos, a saber: areias, siltes e argilas. Figura 1.1. Esquema comparativo do tamanho das partículas num solo Num solo qualquer, encontram-se partículas de diversos tamanhos. As partículas mais grossas (areias e pedregulhos) podem estar envoltas pelas partículas mais finas. Isso torna difícil a identificação do solo por simples manuseio. A identificação dos solos é um processo que procura identificar as principais frações presentes no solo como um todo. Denominações específicas são empregadas para as diversas faixas de tamanho dos grãos. No entanto, os limites irão variar conforme o sistema de classificação adotado. Numa primeira análise, efetua-se a classificação do solo através de análise táctil-visual. Esse tipo de análise fornece apenas informação qualitativa, ou seja, que tipo de fração predomina no solo. Para uma análise mais precisa, utilizam-se os ensaios de granulometria e de limites de consistência. Dessa forma, é possível quantificar-se as frações presentes em cada solo assim como suas características de plasticidade. A Tabela (1.1) ilustra os limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos definidos pela norma da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). Mecânica dos Solos 8 Tabela 1.1. Limites das frações de solo pelo tamanho dos grãos segundo a ABNT (PINTO, 2000) Fração Limites Matacão de 25 cm a 1 m Pedra de 7,6 cm a 25 cm Pedregulho de 4,8 mm a 7,6 cm Areia grossa de 2,0 mm a 4,8 mm Areia média de 0,42 mm a 2,00 mm Areia fina de 0,05 mm a 0,42 mm Silte de 0,005 mm a 0,05 mm Argila inferior a 0,005 mm Na prática, costuma-se separar os solos finos dos solos grossos através da peneira 200 (#200) que é a peneira correntemente usada em laboratório e possui abertura (˜) de 0,075 mm. O conjunto de silte e argila é denominado como a fração de finos do solo, enquanto que o conjunto areia e pedregulho é denominado fração grossa ou grosseira do solo. A Figura seguinte ilustra o tamanho de algumas partículas. Figura 1.2. Diferentes tamanhos de partículas em solos Constituição Mineralógica As propriedades químicas e mineralógicas das partículas dos solos formados irão depender fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da região. Estas propriedades influenciam de forma marcante o comportamento mecânico do solo. Mecânica dos Solos 9 Os minerais são partículas sólidas inorgânicas que constituem as rochas e os solos. Possuem forma geométrica, composição química e estrutura própria e definida. Eles podem ser divididos em dois grandes grupos, a saber: Primários: aqueles encontrados nos solos e que sobrevivem à transformação da rocha (advêm, portanto do intemperismo físico). Secundários: os que foram formados durante a transformação da rocha em solo (ação do intemperismo químico). As partículas dos solos grossos, dentre as quais apresentam-se os pedregulhos, são constituídas algumas vezes de agregações de minerais distintos, sendo mais comum, entretanto, que as partículas sejam constituídas de um único mineral. Estes solos são formados, na sua maior parte, por silicatos (90%) e apresentam também na sua composição óxidos, carbonatos e sulfatos. Silicatos - feldspato, quartzo, mica, serpentina Grupos Minerais: Óxidos - hematita, magnetita, limonita Carbonatos - calcita, dolomita Sulfatos - gesso, anidrita O quartzo, presente na maioria das rochas, é bastante estável, e em geral resiste bem ao processo de transformação