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e da constante dielétrica do meio. Devido às forças eletroquímicas, as primeiras camadas de moléculas de água em torno das partículas do solo estão firmemente aderidas. A água, nestas condições, apresenta comportamento bem distinto da água livre, sendo este estado referido como de água sólida, pois não existe entre as moléculas a mobilidade das moléculas dos fluidos. Os contatos entre as partículas podem ser feitos pelas moléculas de água a elas aderidas. As deformações e a resistência dos solos quando solicitados por forças externas dependem, portanto, destes contatos (PINTO, 2000; MACHADO, 2002). Estrutura dos Solos Denomina-se estrutura dos solos a maneira pela qual as partículas minerais de diferentes tamanhos se arrumam para formá-lo. A estrutura de um solo possui um papel fundamental em seu comportamento, seja em termos de resistência ao cisalhamento, compressibilidade ou permeabilidade. Como os solos finos possuem o seu comportamento governado por forças elétricas, enquanto os solos grossos têm na gravidade o seu principal fator de influência, a estrutura dos solos finos ocorre em uma diversificação e complexidade muito maior do que a estrutura dos solos grossos. De fato, sendo a gravidade o fator principal agindo na formação da estrutura dos solos grossos, a estrutura destes solos difere, de solo para solo, somente no que se refere ao seu grau de compacidade. Pelo fato de possuírem arranjos estruturais bastante simplificados, os solos grossos (areias e pedregulhos com nenhuma ou pouca presença de finos) podem ter o seu comportamento avaliado conforme a sua curva característica e a sua compacidade. É necessário avaliar o índice de vazios de uma areia em confronto com os índices de vazios máximo e mínimo em que ela pode se encontrar. Há uma variedade grande de ensaios para a determinação de emin e dmáx. Todos eles envolvem alguma forma de vibração. Vibrando-se uma areia dentro de um molde, esta ficará em seu estado mais compacto possível. Dessa forma, determina-se seu índice de vazios mínimo (emín). Para emax e dmín, geralmente coloca-se o solo secado previamente, em um recipiente, tomando-se todo cuidado para evitar qualquer tipo de vibração. Pode-se então determinar seu peso específico e então determinar o índice de vazios máximo (emáx) que corresponde a seu estado mais fofo possível. Os procedimentos para a execução de tais ensaios são padronizados pelas normas NBR 12004 e 12051, variando muito em diferentes partes do Globo, não havendo ainda um consenso internacional sobre os mesmos. Mecânica dos Solos 13 Os índices de vazios máximo e mínimo dependem das características da areia. Os valores são tão maiores quanto mais angulares são os grãos e quanto mais mal graduadas as areias. O estado de uma areia (ou sua compacidade) pode ser expresso pelo índice de vazios em que ela se encontra, em relação a estes valores extremos, pelo índice de compacidade relativa (CR): máx nat máx mín e eCR e e (1.1) Quanto maior a CR, mais compacta é a areia. A compacidade relativa é um índice adotado apenas na caracterização dos SOLOS NÃO COESIVOS. A Tabela (1.2) apresenta a classificação da compacidade dos solos grossos em função de sua compacidade relativa (CR) de acordo com Terzaghi. Tabela 1.2. Classificação das areias segundo a compacidade (PINTO, 2000) Classificação CR Areia fofa abaixo de 0,33 Areia de compacidade média entre 0,33 e 0,66 Areia compacta acima de 0,66 No caso dos solos finos, devido à presença das forças de superfície, arranjos estruturais bem mais elaborados são possíveis. A Figura (1.5) ilustra algumas estruturas típicas de solos grossos e finos. Quando duas partículas de argila estão muito próximas, entre elas ocorrem forças de atração e de repulsão. As forças de repulsão devem-se às cargas líquidas negativas que elas possuem e que ocorrem desde que as camadas duplas estejam em contato. As forças de atração decorrem de forças de Van der Waals e de ligações secundárias que atraem materiais adjacentes. Da combinação das forças de atração e de repulsão entre as partículas resulta a estrutura dos solos, que se refere à disposição das partículas na massa de solo e as forças entre elas. O Professor Lambe (1969) identificou dois tipos básicos de estrutura do solo, denominando-os de estrutura floculada, quando os contatos se fazem entre faces e arestas das partículas sólidas, ainda que através da água adsorvida, e de estrutura dispersa quando as partículas se posicionam paralelamente, face a face. As argilas sedimentares apresentam estruturas que dependem da salinidade da água em que se formaram. Em águas salgadas, a estrutura é bastante aberta, embora haja um relativo paralelismo entre as partículas, em virtude das ligações de valência secundária. Estruturas floculadas em água não salgada resultam da atração das cargas positivas das bordas com as cargas negativas das faces das partículas. Mecânica dos Solos 14 Figura 1.5. Alguns arranjos estruturais presentes em solos grossos e finos e fotografias obtidas a partir da técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura (MACHADO, 2002) O conhecimento da estrutura permite o entendimento de diversos fenômenos notados no comportamento dos solos, como por exemplo, a sensitividade (ou sensibilidade) das argilas. No caso de solos residuais e compactados, a posição relativa das partículas é mais elaborada. Intimamente, existem aglomerações de partículas argilosas que se dispõem de forma a determinar vazios de maiores dimensões. Existem microporos nos vazios entre as partículas argilosas que constituem as aglomerações e macroporos entre as aglomerações. Esta diferenciação é importante para o entendimento de alguns comportamentos dos solos como, por exemplo, a elevada permeabilidade de certos solos residuais no estado natural, ainda que apresentando considerável parcela de partículas argilosas (PINTO, 2000). Mecânica dos Solos 15 1.3. TIPOS DE SOLOS EM FUNÇÃO DA ORIGEM Os solos irão apresentar características diferenciadas conforme seu processo de formação. Os principais tipos de solos quanto à sua origem são os solos residuais, solos transportados, solos orgânicos e solos de evolução pedogênica. Os solos residuais são aqueles onde os materiais resultantes permanecem no local de decomposição da rocha. O agente de transporte ocorre numa velocidade menor do que a taxa de decomposição da rocha. Essa taxa de decomposição irá depender de fatores como a temperatura, precipitação e vegetação. Nas regiões tropicais as condições são mais favoráveis a taxas elevadas de degradação. Isso explica o aparecimento de solos residuais nessas regiões (MACHADO, 2002). Os horizontes formados pela ação do intemperismo variam mais intensamente da superfície para as camadas inferiores. Segundo VARGAS (1978), esses horizontes são denominados de: horizonte I (de evolução pedogênica), horizonte II (residual intermediário), horizonte III (residual profundo), horizonte IV (alteração de rocha) e, rocha sã fissurada. A Figura (1.6) ilustra os respectivos horizontes. Figura 1.6. Perfil do solo proveniente da alteração da rocha (PINTO, 2000) O horizonte denominado residual maduro é o horizonte superficial onde o solo perdeu sua estrutura original tornando-se relativamente homogêneo. O solo saprolito é caracterizado pelo horizonte onde o solo ainda guarda características da rocha que lhe deu origem, inclusive veios intrusivos, fissuras, xistosidade e camadas. No entanto, sua resistência já se encontra bastante reduzida podendo-se, pela pressão dos dedos, desfragmentar-se completamente. Os horizontes de rocha alterada são aqueles onde a alteração progrediu, ao longo de zonas de menor resistência, deixando relativamente intactos grandes blocos