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Mecânica dos Solos I Aulas Práticas

Universidade de Coimbra - Laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil ICS 1/12

IDENTIFICAÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS

1. Para a identificação e classificação de 4 solos (A, B, C e D) realizaram-se ensaios

laboratoriais que incluíram análises granulométricas (peneiração e sedimentação), a determinação dos limites de consistência ou de Atterberg e a determinação dos principais índices físicos. A peneiração forneceu os resultados abaixo indicados.

Número do peneiro Percentagem de passados Solo A Solo B Solo C Solo D 3/4 90 -- -- -- 3/8 56 -- 100 -- 4 47 -- 95 -- 10 44 -- 83 -- 20 40 95 74 -- 40 -- 80 63 -- 60 29 10 54 -- 80 -- 3 -- -- 140 -- -- 42 -- 200 5 1 37 91

Do ensaio de sedimentação do solo C resultou que 31 % das partículas eram menores que 0,05 mm, 22 % menores que 0,025 mm, 20 % menores que 0,012 mm e 6 % menores que 0,002 mm. Do ensaio de sedimentação do solo D concluiu-se que 78 % das partículas eram menores que 0,04 mm, 61 % menores que 0,02 mm e 40 % menores que 0,002 mm. Em relação à determinação dos limites de Atterberg ou de consistência, verificou-se que: i) o solo C é não plástico; ii) o índice de plasticidade (IP) da fracção fina do solo C é igual a 3,5 %; iii) o solo D é plástico e inorgânico (ver folha em anexo, que contém os resultados obtidos nos ensaios). Relativamente aos principais índices físicos, os resultados obtidos foram:

Solo A Solo B Solo C Solo D G=2,70 G=2,66 G=2,66 G=2,60 w=15% w=10 % w=0 w=40 %

γ=18,05 kN/m3 γ=18,76 kN/m3 γ=17,05 kN/m3 γ=17,84 kN/m3 a) Trace as curvas granulométricas dos quatro solos. b) Classifique granulometricamente os solos B, C e D. c) Para os três primeiros solos, determine os valores do diâmetro efectivo, do coeficiente de uniformidade e do coeficiente de curvatura. Em relação à extensão da granulometria ou graduação das partículas, diga como podia classificar estes solos. d) Determine os limites de Atterberg ou de consistência (wL, wP, IP) do solo D. e) De acordo com a classificação unificada (ASTM D2487 - 85), como classificaria os quatro solos estudados? Quais as principais propriedades dos quatro solos no que concerne à sua utilização como materiais de aterro?



f) Calcule os índices de vazios naturais ou de ocorrência dos quatro solos. Comente os resultados obtidos. g) Atendendo aos valores dos índices de vazios encontrados na alínea anterior e às curvas granulométricas, diga, justificando, qual dos dois solos, B ou C, é mais compressível. h) Qual dos dois solos anteriores escolheria para a construção de um aterro resistente? Porquê? i) Calcule o grau de saturação do solo B. j) Determine a actividade da fracção argilosa presente no solo D. Poderá esta fracção argilosa ser da família das montmorilonites? Justifique. k) Em termos de expectativa, que será de esperar da compressibilidade do solo D? Justifique.

2. Considere os dois seguintes solos:

Solo A Solo B %areia=20 % %areia=3 % %silte=50 % %silte=35 % %argila=30 % %argila=62 % wL=75 % wL=130 % wP=30 % wP=35 % w=65 % w=28 %

S=95 % γs=26 kN/m3 γs=26 kN/m3

a) Determine os índices de vazios de ocorrência de cada um dos solos. Comente os resultados. b) Calcule o peso volúmico dos dois solos. c) Serão do mesmo tipo as fracções argilosas presentes nos dois solos? Justifique. d) Algum dos solos apresenta elevada propensão para ser expansivo? Justifique. e) Compare os dois solos no que se relaciona com a consistência e a compressibilidade. f) Classifique granulometricamente os dois solos. g) De acordo com a classificação unificada (ASTM D2487-85), como os classificaria?

3. Considere os dois seguintes solos:

Solo A Solo B wL=40 % wL=120 % wP=25 % wP=40 % e=0,95 e=0,95 %<2µm=15 % %<2µm=18 % γs=26 kN/m3 γs=26 kN/m3 S=100 % S=100 %

a) Determine o teor em água dos dois solos. b) Compare os solos no que respeita à consistência e compressibilidade. c) Serão do mesmo tipo as fracções argilosas presentes nos dois solos? Justifique. d) Algum dos solos apresenta elevada propensão para ser expansivo? Justifique.



4. As características físicas e de identificação que se incluem em baixo dizem respeito aos solos cujas curvas granulométricas se representam na Figura 1.

Solo I Solo II Solo III

G=2,6 G=2,6 G=2,6 wL=45 % emax=0,95 wL=80 % wP=25 % emin=0,20 wP=40 % w=30 % w=11 % w=70 % e =0,80 e=0,286 e=1,85

Figura 1

a) Sabendo que as fracções argilosas dos solos A e B são do mesmo tipo estabeleça, justificando, a correspondência entre aquelas características e curvas. b) Determine os pesos volúmicos dos três solos. c) Calcule o grau de saturação do solo C. d) Determine os índices de consistência dos solos A e B e a densidade relativa do solo C. e) Compare a compressibilidade dos dois solos finos.

5. Três solos, cujas curvas granulométricas são representadas na Figura 2, possuem as

seguintes características físicas e de identificação:

Solo A Solo B Solo C Não plástico wL=52 % Não plástico emin=0,42 wP=24 % G=2,65 emax=0,99 w=26 % γdmin=13,6 kN/m3

γdmax=21,8 kN/m3 e=0,44 e=0,72 e=0,44



Figura 2

a) Justificando, estabeleça a correspondência entre os solos e as curvas granulométricas. b) Estime o valor da densidade das partículas sólidas do solo B. c) Justificando, descreva quais são as expectativas, no que se refere à compressibilidade, do comportamento do solo B. d) Será o solo B expansivo? Justifique. e) Entre os solos A e C, qual deles deve ser o mais compressível? Justifique. f) Calcule o peso volúmico saturado do solo C.

6. Na Figura 3 estão representadas 4 curvas granulométricas.

Figura 3

a) Determine o coeficiente de uniformidade e o coeficiente de curvatura para os solos B e C. b) Qual dos dois solos anteriores escolheria para material de aterro? Justifique.



c) Sabendo que os limites de consistência determinados para os solos A e D foram de (wL=45 %; wP=20 %) e (wL=75 %; wP=25 %), respectivamente, tente identificar o tipo de fracção argilosa presente em cada um deles. d) Sabendo que os teores em água dos dois solos A e D são de 25 % e 70 %, respectivamente, refira as expectativas, em termos comparativos, em relação à compressibilidade e resistência dos dois solos. e) Atendendo aos valores normais da densidade das partículas sólidas, qual o índice de vazios do solo D.

7. Na Figura 4 representa-se um maciço constituído por três camadas terrosas sobrejacentes

a um maciço rochoso granítico. O nível freático coincide com a superfície do terreno. O Quadro 1 contêm elementos quanto à origem e alguns parâmetros físicos dos solos e na Figura 5 ilustra-se as respectivas curvas granulométricas. Justifique cuidadosamente todas as respostas às questões que se seguem.

Solo

Origem

γd

min (kN/m3)

γd

max (kN/m3)

e

G

1

Solo residual

(*)

(*)

0,55

2,61

2

Solo sedimentar

13,5

21,5

0,31

2,60

3

Solo sedimentar

13,0

18,4

0,90

2,60

(*) grandezas que não se determinam neste tipo de solo

Figura 4 Quadro 1

Figura 5



a) Determine a compacidade relativa dos solos 2 e 3. b) Estabeleça a correspondência entre os solos 1, 2 e 3 do quadro e as camadas A, B e C da Figura 4. c) Sabendo que o solo residual se pode classificar granulometricamente como areia siltosa, estabeleça a correspondência entre os solos 1, 2 e 3 do quadro e as curvas granulométricas I, II e III da Figura 5. d) Determine o teor em água natural do solo residual. e) Caso o maciço da Figura 4 seja carregado por uma fundação superficial, qual dos dois solos sedimentares é o responsável pela maior parte dos assentamentos.



ANEXO

1. Limites de consistência do solo D (Exercício 1)



2. Curva granulométrica



3. Triângulo de Feret



4. Classificação Unificada

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