Download - Aula1 - Mecanica Dos Solos
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Mecânica dos Solos
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Mecânica dos Solos
Assuntos a serem estudados
• Introdução à Mec Solos
• Caracterização dos solos
• Investigação geotecnica
• Índices Físicos
• Tensões em solos
• Permeabilidade de solos
• Teoria de adensamento
• Compactação de solos
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Condicionantes geológico-geotécnicos
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Condicionantes geológico-
geotécnicos
1. Classificação dos solos
2. Investigações Geológico-Geotécnicas
3. Problemas geológicos geotécnicos associados à execuçãode taludes rodoviários
4. Processos Erosivos
5. Estabilidade de Taludes
6. Escavações subterrâneas em solos e rochas
7. Recalques em aterros
8. Efeito da água em obras de terra
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1. Introdução
Áreas de implantação das rodovias: grande variabilidade nas
características geológico-geotécnicas dos locais de construção e a
necessidade de tratamentos individuais, que dependem:
•da natureza litológica dos constituintes do subsolo;
•do estado de consistência ou compacidade dos solos;
•do estado de fraturamento ou alteração das rochas;
•da disposição dos diversos horizontes de material;
•da história da formação dos solos.
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GEOLOGIA
GEOTECNIA
HIDROLOGIAAEROFOTO-
GRAMETRIA,
GOOGLE EARTH,
BANCO DE DADOS
QUÍMICA
BIOLOGIA
AGRICULTURA
TOPOGRAFIA
ENGENHEIROS
ESTUDO
DOS
LOCAIS
DAS OBRAS
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Escala de Tempo Geológico
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Eras Geológicas
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Escala de Tempo Geológico
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Eras Geológicas• Arqueozóica
– Formação dos escudos cristalinos
• Proterozóica
– Extrusões de Magma originando grandes depósitos de minerais metálicos (Ferro, manganês etc.)
• Paleozóica
– Grande atividade transformadora da superfície, com o surgimento dos Alpes Escandinavos, Montes Apalaches etc.
– Soterramento de florestas – originando jazidas de carvão mineral
• Mesozóica
– Grandes derramamentos de lava
– Sedimentação dos fundos marinhos – originando grande parte das jazidas de petróleo
• Cenozóica
– Terciário: Formação dos dobramentos modernos: Andes, Alpes, Himalaia
– Quaternário: Grandes Glaciações
• Contornos dos continentes atuais
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Escala de Tempo Geológico
• A maioria dos solos é de idade quaternária
(até 1,8 m.a)
• Algumas concreções lateríticas podem ser
terciária – pliocênicas (1,8 m.a a 5,3 m.a)
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Escala de Tempo Geológico – Era
PaleozóicaColisão de placas para formação do
supercontinente Gondwana – (500 m.a):
• Temperatura alta => fusão de rochas pré-
existentes e formação de granitos (25 km)
• Granitos pré-existentes + (elevada Pressão e
Temperatura) => gnaisse facoidal (560 m.a)
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Escala de Tempo Geológico – Era
Mesosóica
Início da divisão do Gondwana (130 m.a)
• Surgimento da áfrica, américa do sul,
antártida e oceano atlântico.
• Formação da Serra do Mar e Serra da
Carioca – exumação do Pão de Açúcar
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Escala de Tempo Geológico – Período
Juro-Cretáceo
• Derrames basálticos do sul do país
recobrindo uma área de 1,2 milhões de km²
=> formação Serra Geral.
• Evidência do Gondwana (parque do
Iguaçu/PR).
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Escala de Tempo Geológico – Período
Quaternário
• Extinção da megafauna pleistocênica: entre
10.000 a 1,8 m.a
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NBR 6502/951. Introdução
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• As rochas são classificadas em três grupos
principais:
– Ígneas ou magmáticas;
– Sedimentares;
– Metamórficas.
Rochas
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• Magma – mistura heterogênea e complexa de
substâncias minerais no estado de fusão, contendo
ainda gases de diversas naturezas e substâncias
voláteis que escapam sob a forma de vapor;
• O resfriamento e o endurecimento do magma
inicia um ciclo de formação, destruição e
transformação das rochas, pela ação de diversos
agentes.
Rochas
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• As rochas magmáticas são classificadas em dois
grupos principais:
– Extrusivas ou vulcânicas– originam-se do
resfriamento rápido do magma. Ex: basaltos,
riólitos e andesitos;
– Intrusivas ou plutônicas– resfriamento e
cristalização dentro da litosfera. Ex: granito,
sienito, gabro;
Rochas Magmáticas
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Rochas Magmáticas
![Page 26: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/26.jpg)
• Resultam da compactação e consolidação
dos sedimentos, criando uma forte ligação
entre as partículas, provém do peso de
material sobrejacente de grande espessura;
• Exemplos: Argilitos e Calcários
Rochas Sedimentares
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• Formadas de outros tipos de rocha,
magmáticas ou sedimentares, pela ação da
temperatura e pressão;
• Exemplos: Quartzito, Mármore, Gnaisse
Rochas Metamórficas
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Ciclo das Rochas
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Ciclo das Rochas
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Ciclo petrogênico
![Page 31: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/31.jpg)
Minerais: são substâncias sólidas não orgânicas, encontradas na crosta terrestre. Existem mais de 2000 minerais conhecidos;
Rochas: conjunto de substâncias minerais, que estão na litosfera;
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Minerais
Calcita Feldspato
Limonita Quartzo
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ROCHAS
Agregados de minerais
Magmáticas – formadas a partir de magma
Podem ser:
Intrusivas ou plutônicas – formadas dentro da crosta –
Granitos
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Extrusivas ou vulcânicas – formadas por magma na superfície
do planeta - Basalto
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Metamórficas – formadas pela transformação de rochas pré-existentes por altas temperaturas e pressão
![Page 36: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/36.jpg)
Rochas Sedimentares – formadas a partir do desgaste
de uma rocha pré-existente – Arenito, Folhelho
![Page 37: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/37.jpg)
Montanha formada de rocha magmática intrusiva (raridade)
Pico da Agulhas Negras – Rio de Janeiro – Brasil – 2791
metros
![Page 38: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/38.jpg)
Montanha formada a partir de rocha magmática
extrusiva.
Pedra do Baú – Sao Bento do Sapucaí
![Page 39: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/39.jpg)
Montanhas Formadas de Rochas Sedimentares
Morro do Camelo – Rio Claro – São Paulo - Brasil
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Formação rochosa mista (Sedimentar e Magmática)
Cachoeira do Caracol – Canela - RS
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Intemperismo
• O intemperismo constitui o conjunto de
processos operantes na superfície
terrestre que ocasionam a
decomposição dos minerais das rochas,
graças à ação de agentes atmosféricos
e biológicos.
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INTEMPERISMO: Conjunto de modificações de ordem física
(desagregação e fragmentação mecânica), química (decomposição
química dos minerais primários) e biológica (influência de raízes,
matéria orgânica e ácidos orgânicos) que transformam rochas na
superfície da Terra em materiais friáveis e solos. Estes vários
processos físicos, químicos e biológicos causam o processo
denominado de alteração das rochas, que resulta em fragmentos
de diversos tamanhos, composição e formas. Esta alteração ocorre
no local da rocha mãe (rocha original).
EROSÃO: Remoção física dos materiais pelos agentes de
transporte (água, vento, gelo ou gravidade). Com a erosão, as
pressões e temperaturas das rochas decrescem. A erosão é
relacionada ao transporte de material.
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Intemperismo e erosão
ROCHA
INTEMPERISMO e EROSÃO
atuando sobre aFormando os
SOLOS
INTEMPERISMO decomposição por agentes
atmosféricos e biológicos
EROSÃO remoção das rochas alteradas e solos por
chuvas, ventos, cursos d’água, gelo, de locais mais
elevados para locais mais baixos.
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Intemperismo Físico (ou mecânico)
Rocha é reduzida a fragmentos menores sem alteração
química. Causas:
-Variações de temperatura : fadiga causada pela
expansão e contração da rocha.
-Congelamento de água nas fissuras: Forças nas fendas
conduzem à desagregação.
![Page 45: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/45.jpg)
Intemperismo Físico, cont.
-Agentes físicos-biológicos: animais e raízes de árvores
vão entrar pelas fendas e provocar a desagregação de
rochas de baixa resistência.
-Cristalização de sais : nos climas áridos e semi-áridos
os sais são conduzidos por capilaridade até a superfície
e nas fendas há expansão destes cristais de sais.
- Atuação do homem (antrópica) : o homem causa o
intemperismo físico e processos erosivos muito mais
rapidamente do que qualquer agente natural com as
obras de engenharia.
![Page 46: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/46.jpg)
Intemperismo químico
Rocha sofre ataque e tem sua composição química e
mineralógica alterada. Os processos de decomposição
ocorrem por:
-Oxidação: ação do oxigênio e do gás carbônico
dissolvidos na água. Exemplo: presença de ferro – há
mudança de cor para vermelho ou amarelo.
-Hidratação: água é incorporada à estrutura cristalina
-Hidrólise: decomposição pela água formando novas
substâncias.
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-Decomposição pelo ácido carbônico: chuva + CO2 da
atmosfera se combinam – ácido carbônico que vai
atacar a rocha.
-Decomposição químico-biológica: microorganismos
iniciam o ataque, seguidos de líquens, algas e musgos e
posteriormente plantas superiores.
O intemperismo químico é um processo natural que é
acelerado pela poluição (ex: chuva “ácida”).
Intemperismo Químico, cont.
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Fatores que controlam o intemperismo
-Rocha mãe: minerais mais suscetíveis à solubilização
-Clima : é o que mais influencia o intemperismo –
pluviosidade e temperatura
-Topografia : vai regular o escoamento das águas
-Biosfera : qualidade da água, fauna e flora.
-Tempo : tempo de exposição ao agente
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Rocha mãe Alguns materiais são mais suscetíveis que
outros à intemperização
![Page 50: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/50.jpg)
Elevada solubilidade:
minerais mais
suscetíveis a
solubilização – calcita
– rocha: calcáreos
Detalhe da formação
de uma caverna
Rocha mãe
![Page 51: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/51.jpg)
Efeito da
topografia
A: boa infiltração e boa drenagem – favorecem o intemperismo
químico
B: boa infiltração e má drenagem – desfavorecem o intemperismo
químico
C: má infiltração e má drenagem – desfavorecem o intemperismo
químico e favorecem a erosão
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Efeito do clima
Manto de intemperismo
Área de clima
temperado
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![Page 55: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/55.jpg)
Velocidade de ocorrência do processo de intemperismo
Baixa
Lenta
Moderada
Rápida
Elevada
Propriedades
da rocha mãe
Solubilidade do
mineral Ex: quartzo Ex: feldspato Ex: calcita
Maciça Algumas zonas de
fraquezas
Muito
fraturada
Estrutura da rocha
Chuva
Espessura da
camada de solo
Temperatura
Fatores que afetam
o intemperismo
Presença ou não de solo e vegetação
QuenteFrio Temperada
IntensaModeradaPouca
Atividade orgânica
Quase nenhuma
ou rochoso
Tempo de exposição
AbundanteModeradaPouca
LongoModeradoCurto
Pouco espessa a
média
Espessa
Clima
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INTEMPERISMO x ENGENHARIA GEOTÉCNICA
Rochas ígneas e metamórficas quando são sãs vão
apresentar elevadas resistências, são adequadas para
resistir às tensões atuantes da maioria das obras. Com
a alteração causada pelo intemperismo há rápida
perda de resistência. O intemperismo causa:
-Diminuição da resistência com ou sem produção de
finos;
-Variação nas características mecânicas de
deformação e deformabilidade;
-Variação da porosidade, logo afeta a estanqueidade;
-Diminuição de aderência (adesividade) – importante
em pavimentação
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Processos ErosivosErosão para o geólogo e para o geógrafo: realização de um
conjunto de ações, que modelam uma paisagem.
Erosão para o pedólogo e o agrônomo : destruição dos solos.
Para o geomorfológo: trabalho da destruição do relevo feito
pelas águas correntes e pelos outros agentes erosivos. Haveria
uma diminuição de 0,1mm da altitude do relevo durante cada
ano. Para um arrasamento completo de todo o relevo das
terras emersas, seria necessário cerca de 7 000 000 de anos, o
que não poderá acontecer devido ao rejuvenescimento de
certas áreas da superfície terrestre, produzido pela orogênese
e pelo vulcanismo.
É a remoção superficial ou subsuperficial dos
produtos do intemperismo
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3.1.1. Processos geológicos naturais :sistemas de transporte de
sedimentos
1 2 4
8
9
5
7
3
6
11
10
1. Transporte eólico
2. Transporte fluvial
3. Erosão costeira
4. Cinzas vulcânicas
5. Detritos biogênicos
6. Autogênese
7. Transporte por gelo
8. Fluxo de massa
9. Atividade hidrotermal
10. Vulcanismo submarino
11. Queda de material particulado de altas
altitudes
![Page 59: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/59.jpg)
![Page 60: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/60.jpg)
![Page 61: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/61.jpg)
![Page 62: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/62.jpg)
![Page 63: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/63.jpg)
Formação dos solos
Intemperismo atuando nas rochas
Granito rocha formada por quartzo, feldspato e mica. Com a
intemperização, o depósito de solo pode apresentar blocos e/ou
fragmentos de rochas (matacões).
![Page 64: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/64.jpg)
Basaltos rocha formada de feldspato. Como não
contém quartzo não se transforma em areia com o
processo de intemperização. No Brasil são as terras
“roxas” do centro-sul.
Arenitos rocha formada por quartzos (quase sem
feldspato e mica). O tipo de cimento que deu origem à
cimentação desta rocha sedimentar é que pode conferir
ao solo resultante a presença de argila.
Micaxisto o intemperismo desta rocha metamórfica
que contém quartzo, feldspato e mica, produz
predominantemente material argiloso.
![Page 65: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/65.jpg)
5.2. Classificação genética do solo (quanto a sua
origem e formação)
SOLOS RESIDUAIS
SOLOS
TRANSPORTADOS
SOLOS
ORGÂNICOS
Solos formados in situ a
partir de processos de
intemperismo
Solos transportados por
processos mecânicos
(erosão)
Solos que contém matéria
orgânica
Duas classes principais
![Page 66: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/66.jpg)
SOLOS RESIDUAIS
• São solos formados a partir da
decomposição das rochas pelo
intemperismo físico ou químico, ou
ambos e que continuam no local de sua
origem.
• Solo residual “maduro” – já perdeu a
estrutura original da rocha mãe. Ex:
solo laterítico
• Solo residual “jovem” ou saprolítico –
mantém a estrutura da rocha mãe.
• Climas tropicais como o Brasil, o
manto de intemperismo é espesso, ao
contrário de países temperados.
![Page 67: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/67.jpg)
Horizonte superficial laterizado até 2m, seguido de
horizonte saprolítico. Futai, 2002.
SOLOS RESIDUAIS
![Page 68: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/68.jpg)
• Solos residuais:
Classificação dos solos
![Page 69: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/69.jpg)
![Page 70: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/70.jpg)
• São solos que sofreram transporte por agentes
geológicos
• Exemplos: aluviões, colúvios (solos residuais que
foram transportados por gravidade), talus (formado
por quedas de blocos em escarpas rochosas),
sedimentos marinhos, eólicos, glaciais.
• Podem ser utilizados como material de construção
(aterros), mas por outro lado podem apresentar
problemas em fundações e cortes
SOLOS
TRANSPORTADOS
![Page 71: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/71.jpg)
• Solos transportados:
• São oriundos da deposição, num determinado
local, de detritos provenientes de outra área:
Classificam-se segundo o agente de transporte.
– Coluviões (gravidade);
– Aluviões (água);
– Eólicos (vento);
– Glaciais (gelo);
Classificação dos solos
![Page 72: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/72.jpg)
SOLOS TRANSPORTADOS
Aluviões
Solo residual
Cicatriz de
deslizamento
Saprolito
COLÚVIO
ALUVIÃO
Colúvios
Deslizamento
lento ou rápido
de encostas
Depósitos de argilas e
siltes (materiais finos),
areias, pedregulhos
![Page 73: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/73.jpg)
Depósitos aluvionares com diferentes características
geotécnicas em função da declividade
Maiores velocidades Menores velocidades
Aluviões deltaicos,
estuários e baixadasTerraços aluvionares
![Page 74: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/74.jpg)
Terraços aluvionares
SOLOS TRANSPORTADOS
![Page 75: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/75.jpg)
SOLOS TRANSPORTADOS
Glaciais
Eólicos
Depósitos
formados pela
ação do vento.
São constituídos
de areias
uniformes.
Depósitos de materiais erodidos e
transportados. Material muito diversificado
granulometricamente
Dunas de Genipabu - RN
![Page 76: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/76.jpg)
SOLOS ORGÂNICOS
Ocorrem através da :
-Impregnação de matéria orgânica em sedimentos
existentes;
-Transformação carbonífera de materiais de origem
vegetal que estão contidos em sedimentos;
-Absorção no solo de moluscos;
São solos constituídos por compostos orgânicos, que
contém matéria orgânica. Superficialmente, formam
por vezes depósitos de turfa. O NA é aflorante, em
geral. Ocorrem em cotas mais baixas de várzeas, em foz
de rios, em áreas marítimas ou em lagos. Também
podem ocorrer em fundos de vales.
São muito compressíveis e apresentam elevada umidade
natural e baixa resistência.
NBR13600
![Page 77: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/77.jpg)
SOLOS ORGÂNICOS
Comuns na costa brasileira: Santos, Recife, Sepetiba,
Florianópolis. Na cidade do Rio de Janeiro: Barra da Tijuca, do
Recreio, entorno da Baía da Guanabara, entorno da lagoa
Rodrigo de Freitas.
ARGILAS
SILTES
WL
(%)
LINHA AARGILAS
SILTES
WL
(%)
LINHA A
Os solos
compressíveis
são facilmente
identificáveis na
carta de
plasticidade.
Atenção solos
orgânicos são
compressíveis –
a recíproca
nem sempre é
verdadeira
![Page 78: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/78.jpg)
SOLOS ORGÂNICOS
Exemplo : solo
orgânico do Recreio
Solo orgânico (argila) com
presença de conchas a 7,5m
de profundidade
Norma americana:
Amostra seca em estufa :wL1
Amostra natural : wL2
Se wL1<0,75wL2 : orgânico
![Page 79: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/79.jpg)
Perfil típico de área de encosta
Matriz : gnaisse ou granito
Horizonte I
Horizonte II
Horizonte III
Horizonte IV
Horizonte V e VI
Horizonte VII
![Page 80: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/80.jpg)
Perfil típico de área plana
Matriz : gnaisse ou granito
Horizonte I
Horizonte II
Horizonte III
Horizonte IV
Horizonte V e VI
Horizonte VII
![Page 81: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/81.jpg)
Perfil de uma área de baixada da Barra
da Tijuca
Turfa de
2 a 3m
Argila
mole de
até 18m
![Page 82: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/82.jpg)
Perfil de uma encosta em Angra dos Reis
100 200 300 400 (metros)0
100
200
SEÇÃO AA
Rocha sã
Colúvio Solo residualSuperfície de ruptura
c' = 10kPa; = 25°
FS NA (m)
elevação (metros)
distância
(parâmetros nos quadros)c' = 5kPa; = 25°
'c' (kPa)
3
3
3
3 0
0
0
0
24°
23°
22°
21°1
1,05
1,1
1,14
NA (m)
1
1
1
1
FS
03
1
0
2
0
0
0
c' (kPa)
21°
24°
26°
22,5°
'
25°031,18
Análise de sensibilidade
Parâmetros-limite
![Page 83: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/83.jpg)
Bibliografia• Normas Brasileiras:
– NBR6457: Amostras de solo - Preparação para ensaios de
compactação e ensaios de caracterização.
– NBR6459 : Solo - Determinação do limite de liquidez.
– NBR13441 ou NBR6502: Rochas e solos.
– NBR7180: Solo - Determinação do limite de plasticidade .
– NBR7181 : Solo - Análise granulométrica.
– NBR7183 : Determinação do limite e relação de contração
dos solos.
– NBR13600 : Solo - Determinação do teor de matéria orgânica
por queima a 440 graus Celsius.
– NBR6508 :Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm -
Determinação da massa específica.
![Page 84: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/84.jpg)
Bibliografia• Normas Brasileiras:
– NBR7185 : Solo - Determinação da massa específica
aparente, "in situ", com emprego do frasco de areia.
– NBR9813 : Solo - Determinação da massa específica
aparente “in situ", com emprego de cilindro de cravação.
– NBR12004: Solo - Determinação do índice de vazios máximo
de solos não coesivos.
– NBR 12051 : Solo - Determinação do índice de vazios mínimo
de solos não coesivos.
![Page 85: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/85.jpg)
Bibliografia• Lima, Maria José C. P. A. – Mecânica dos Solos 1 e 2 –
apostila.
• DAS, BRAJA M. Fundamentos da Engenharia Geotécnica –Thomson – 2007
• Caputo, H. P. (1988). Mecânica dos Solos e suas aplicações.Livros Técnicos e Científicos Editora.
• Head, K. H. (1982). Manual of soil laboratory testing, vol 1.John Wiley and Sons.
• Lambe, T. W. e Whitman, R. V. (1979). Soil Mechanicas, SIversion. John Wiley & Sons.
• Mitchell, J. K. (1993). Fundamentals of soil behavior. JohnWiley & Sons.
• Pinto, C.S. (2000). Curso Básico de Mecânica dos Solos.Editora Oficina de Textos, São Paulo.
• Vargas, M. (1977). Introdução à Mecânica dos Solos. EditoraMcGraw Hill.
![Page 86: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/86.jpg)
• Todo solo tem sua origem, imediata ou remota, na
decomposição das rochas pela ação das
intempéries; logo, suas propriedades estarão
ligadas à natureza das rochas que lhe deram
origem e ao seu processo de formação.
• Portanto, a compreensão dos componentes dos
solos, que ditam seu comportamento, está ligada
ao conhecimento da origem das rochas e sua
classificação
Solos – Origem e formação
![Page 87: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/87.jpg)
• Ao produto final do intemperismo das rochas dá-
se o nome de solo e sua natureza depende
principalmente:
– Tipo de rocha do clima;
– da cobertura vegetal;
– da topografia e;
– do tempo de duração do processo de
intemperização
Formação do solo
![Page 88: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/88.jpg)
• Intemperismo do basalto
– Em locais de clima tropical;
– Invernos secos;
– Verões úmidos;
– Pelo ataque das águas aciduladas sobre os
feldspatos plagioclasico.
– No centro-sul do Brasil, a decomposição do
basalto forma um solo típico conhecido como
“terra-roxa”.
Formação do solo
![Page 89: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/89.jpg)
• Intemperismo do basalto
– Em locais de clima tropical;
– Invernos secos;
– Verões úmidos;
– Pelo ataque das águas aciduladas sobre os
feldspatos plagioclasico.
– No centro-sul do Brasil, a decomposição do
basalto forma um solo típico conhecido como
“terra-roxa”.
Formação do solo
![Page 90: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/90.jpg)
• Intemperismo do arenito
– Dão origem a solos essencialmente arenosos, pois
não existem feldspato ou micas em sua
composição;
Formação do solo
![Page 91: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/91.jpg)
• Intemperismo do micaxisto
– Dá aparecimento a um material argiloso, com
predominância de palhetas de mica.
Formação do solo
![Page 92: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/92.jpg)
Considerando as finalidades especificas da
Engenharia Civil, o termo solo pode ser definido:
“ É todo material orgânico e inorgânico que
recobre uma camada de rocha e não oferece
resistência instransponível a escavação mecânica”
Solos – Origem e formação
![Page 93: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/93.jpg)
Por outro lado, a rocha seria definida como:
“ É aquele material cuja resistência ao desmonte é
permanente, só podendo ser vencida por meio de
explosivos, exceto processo geológico de
decomposição”
Solos – Origem e formação
![Page 94: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/94.jpg)
5) Fatores que Influenciam a
Formação dos Solos
![Page 95: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/95.jpg)
Fatores que Influenciam a Formação dos
Solos
• Rocha Mãe
• Relevo
• Clima: Temperatura e Pluviosidade
• Tempo Geológico
• Organismos
![Page 96: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/96.jpg)
SOLOS E ROCHAS
Características importantes para a engenharia:
-São materiais muito heterogêneos;
-Modelos geotécnicos: assumem que solos e rochas são
materiais homogêneos e isótropos (mesmas
propriedades em todos os pontos). Assumem que relação
tensão-deformação é retilínea;
-Modelos e ensaios dificilmente conseguem reproduzir o
comportamento em campo quando há juntas, fraturas e
camadas de baixa resistência;
-Solos apresentam comportamento que é função de sua
história de tensões.
![Page 97: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/97.jpg)
• Solos residuais:
• São provenientes da decomposição e
alteração das rochas “in situ” , onde o
agente de transporte é reduzido ao mínimo.
• Podem ser subdivididos em :
– Solo residual maduro;
– Saprolito;
– Blocos de material alterados;
Classificação dos solos
![Page 98: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/98.jpg)
• Solos transportados:
Classificação dos solos
![Page 99: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/99.jpg)
• Solos orgânicos:
• Formados pelos seguintes processos:
– Impregnação de matéria orgânica em sedimentos
pré-existentes;
– Transformação carbonífera de materiais de origem
vegetal contida no material sedimentado;
– Absorção no solo de carapaças de moluscos ou
diatomáceas
• Ponto de vista da engenharia (Indesejáveis)
Classificação dos solos
![Page 100: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/100.jpg)
• A Origem dos solos
– Originam-se da decomposição das rochas que
constituíam inicialmente a crosta terrestre;
– Decorrente de agente físicos (calor, frio, etc) e
químicos ( hidratação, hidrólise, carbonatação,
oxidação, etc);
– Os agente são muito mais atuantes em climas
quentes;
Partículas constituintes dos solos
![Page 101: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/101.jpg)
• Tamanho das partículas
– É a primeira característica que diferencia os
solos;
– Alguns são visíveis a olho nu (pedregulho e
areia), outros não (argilas);
– A diversidade do tamanho é enorme, Ex: areia
com d= 1 a 2 mm e as partículas de argila com
d= 10 Angstrons ( 0,00001 mm) ;
Partículas constituintes dos solos
![Page 102: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/102.jpg)
• Tamanho das partículas
– Num solo, geralmente convivem partículas de
tamanhos diversos;
– Não é fácil identificar pelo simples manuseio
do solo, porque alguns grãos de areia podem
estar envolto por partículas de argila;
– A classificação da granulometria segue os
valores adotados pela ABNT;
Partículas constituintes dos solos
![Page 103: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/103.jpg)
Filler Agregado miúdo Agregado graúdo
Argila Silte Areia Pedregulho Pedra-de-
mão
Matacão
Fina Média Grossa Fin
o
Médio Grosso
LIMITES DEFINIDOS PELA (NBR 6502:1995)
0,005 mm
0,42 mm
0,05 mm
2,00 mm
250 mm
76 mm
4,8 mm
1000 mm
6,00 mm
20 mm
0,075 mm 4,80 mm152 mm
![Page 104: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/104.jpg)
• Quanto a composição química dos principais
minerais componentes dos solos, grupamo-los em
– Silicatos – feldspato, mica, quartzo, serpentina,
clorita, talco;
– Óxidos – hematita, magnetita, limonita;
– Carbonatos – calcita e dolomita;
– Sulfatos – gesso, anidrita
Partículas constituintes dos solos
![Page 105: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/105.jpg)
-Solos são tratados como meios particulados, com água
e ar entre as partículas.
Em escala atômica todos os materiais apresentam
natureza “particulada”. O comportamento do solo, em
mecânica dos solos, é analisado para meio contínuo
idealizado (exceto: físico-química dos solos), onde
elementos infinitesimais apresentam as mesmas
propriedades da massa.
Apesar disto, não se pode esquecer a existência da água
e ar nos vazios do solo, e neste caso, as considerações
de continuidade do meio serão “complementadas” para
estas considerações. É o que difere o comportamento do
solo e das rochas dos demais materiais.
![Page 106: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/106.jpg)
Rochas magmáticas (ou ígneas)
Produto do resfriamento e endurecimento do magma
Formações geológicas originando rochas magmáticas
Extrusivas
Intrusivas
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2.1. Ciclo Geológico
Depósitos
flúvio-
marinhos e
lacustres
2. Classificação dos solos
![Page 108: Aula1 - Mecanica Dos Solos](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022051113/55cf9430550346f57ba0321d/html5/thumbnails/108.jpg)
ROCHAS INTRUSIVAS: granito, sienito, gabro
Formações geológicas que dão origem às rochas
intrusivas: sills, diques, batólitos, lacólito, xenólito,
stock.
ROCHAS EXTRUSIVAS: basalto, riólitos, andesitos
Formação geológica que dá origem às rochas
intrusivas : derrames.
As rochas magmáticas intrusivas em geral apresentam
melhores características mecânicas como material de
construção
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Rochas sedimentares
Produto da consolidação ou cimentação de sedimentos
originários de processos de intemperismo e erosivos de
rochas ígneas, magmáticas e das próprias rochas
sedimentares. Ex: calcáreos, folhelhos, argilitos,
arenitos, siltitos.
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Rochas metamórficas
Metamorfismo: conjunto de processos pelos quais as
rochas magmáticas e sedimentares são transformadas,
em estado sólido, em rochas metamórficas.
As mudanças são causadas pela ação da temperatura e
pressão nos meios gasosos e aquosos da rocha.
Com o metamorfismo, as caraterísticas das rochas
metamórficas se tornam distintas da rocha mãe. Há
mudanças na estrutura, textura, composição química e
mineralógica da rocha mãe, em geral combinadas.
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Efeito da tensão em uma só direção: rochas que
apresentam planos orientados. Ex: filitos e xistos.
Metamorfismo do arenito: quartzito.
Metamorfismo de rochas ígneas: gnaisse (ortognaisse) –
apresentam mesma composição mineralógica do
granito.
Metamorfismo de sedimentos: gnaisse (paragnaisse)
Exemplos de rochas metamórficas