Geologia

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Universidade Federal de Santa Maria
Universidade
Centro de Tecnologia

Mecânica dos Solos
Índices Físicos

Prof. Eng. Rinaldo Pinheiro

Agosto/2010

O SOLO: É UM SISTEMA TRIFÁSICO ONDE A FASE SÓLIDA É UM
SOLO
CONJUNTO DISCRETO DE PARTÍCULAS MINERAIS DISPOSTAS A
FORMAREM UMA ESTRUTURA POROSA QUE CONTERÁ OS ELEMENTOS
CONSTITUINTES DAS FASES LÍQUIDA E GASOSA.
PARTÍCULAS SÓLIDAS: SÃOPEQUENOS GRÃOS
DE DIFERENTES MINERAIS, CUJOS VAZIOS
PODEM SER PREENCHIDOS POR ÁGUA, AR, OU
PARCIALMENTE POR AMBOS (AR E ÁGUA);

(a) Elemento de solo natural

MINERAL: SUBSTÂNCIA INORGÂNICA E NATURAL,
COM UMA ESTRUTURA INTERNA DEFINIDA
(ÁTOMOS E ÍONS) E COM COMPOSIÇÃO QUÍMICA
E PROPRIEDADES FÍSICAS FIXAS OU VARIANDO
DENTRO DE LIMITES DEFINIDOS;

SOLOS GROSSOS
constituídos desilicatos (feldspatos, micas, olivinas, etc.) óxidos (quartzo),
carbonatos (calcita, dolomita), sulfatos (limonita, magnetita)
SOLOS FINOS
constituídos por silicatos hidratados de Alumínio, Magnésio e fero (argilominerais)

Diagrama de fases
Diagrama

Va

GASOSA

Vw

LÍQUIDA

Wa ≈ 0

Vv
Ww
W

V

Vs

SÓLIDA

Ws

Va = volume de ar

Wa = peso de ar (Wa = 0)

Vw = volume deágua

Ww = peso de água

Vw + Va = Vv = volume de vazios
Vs = volume de sólidos

Ws = peso dos sólidos

Vs + Vv = V = Volume total

Ws + Ww = W = peso total

INDICES FÍSICOS: SÃO DEFINIDOS COMO GRANDEZAS QUE EXPRESSAM
AS PROPORÇÕES ENTRE PESOS E VOLUMES EM QUE OCORREM AS
TRÊS FASES PRESENTES NUMA ESTRUTURA DE SOLO.
- POSSIBILITAM DETERMINAR AS PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLO

PARACONTROLE DE AMOSTRAS A SEREM ENSAIADAS E NOS
CÁLCULOS DE ESFORÇOS ATUANTES;
- SÃO UTILIZADOS NA CARACTERIZAÇÃO DE SUAS CONDIÇÕES, EM
UM DADO MOMENTO E POR ISTO, PODENDO SER ALTERADOS AO
LONGO DO TEMPO;
- SEUS NOMES, SIMBOLOGIA E UNIDADES DEVEM SER APRENDIDOS E
INCORPORADOS AO VOCABULÁRIO DE USO DIÁRIO DO GEOTÉCNICO;

RELAÇÕES DE FASES:
RELAÇÕES ENTRE PESOS:
Teor de umidade
RELAÇÕESENTRE VOLUMES:
Índice de vazios, Porosidade e Grau de saturação
RELAÇÕES ENTRE PESOS E VOLUMES:
Pesos específicos aparente natural ou úmido, Peso específico aparente seco,
Peso específico saturado, Peso específico real dos grãos ou sólidos, Peso
específico da água, Peso específico submerso e Densidade real dos grãos ou
sólidos

RELAÇÕES ENTRE PESOS:
Teor de umidade (w , h): é determinadocomo a relação entre o peso de água
(Ww) e o peso das partículas sólidas (Ws) em um volume de solo.
w = (Ww/Ws) . 100 (%)
RELAÇÕES ENTRE VOLUMES:
Índice de vazios (e): relação entre o volume de vazios (Vv) e o volume dos
sólidos (Vs), existente em igual volume de solo. Este índice tem como
finalidade indicar a variação volumétrica do solo ao longo do tempo .
e = Vv/Vs
- medido por um númeronatural (SEMPRE e > 0);
- se o volume de sólidos permanece constante ao longo do tempo,
qualquer variação volumétrica será medida por uma variação do índice de
vazios, que assim poderá contar a história das tensões e deformações
ocorridas no solo;
SOLOS ARENOSOS

e = 0,4 A 1,0

SOLOS ARGILOSOS

e = 0,3 A 1,5

SOLOS ORGÂNICOS

e > 1,5

RELAÇÕES ENTRE VOLUMES:
Porosidade (η): é arelação entre o volume dos vazios (Vv) e o volume total (V)
da amostra;
η = (Vv/V) . 100 (%)

Varia de 0 a 100%

η = e / (1 + e) ou e = η / (1 - η)

Pode ser expressa pelo índice de vazios

Porosidade (%)

Índice de vazios (e)

Denominação

> 50

>1

muito alta

45 – 50

0,80 – 1,00

alta

35 – 45

0,55 – 0,80

média

30 – 35

0,43 – 0,55

baixa

< 30

<0,43

muito baixa

Classificação da porosidade e do índice de vazios nos solos (IAEG, 1979)

RELAÇÕES ENTRE VOLUMES:
Grau de saturação (S , Sr): é a relação entre o volume de água e o volume de
vazios;
Sr = (Vw/Vv) . 100 (%)
indica que porcentagem do volume total de vazios contem água:
Solo seco → Sr = 0%;
Solo saturado → Sr = 100% (poros estão cheios de água);
Solos parcialmente...
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