Geotecnia

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Universidade Federal de Santa Maria 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 CONJUNTO DISCRETO DE PARTÍCULAS MINERAIS DISPOSTAS A FORMAREM UMA ESTRUTURA POROSA QUE CONTERÁ OS ELEMENTOS CONSTITUINTES DAS FASES LÍQUIDA E GASOSA.
PARTÍCULAS SÓLIDAS: SÃO PEQUENOS GRÃOS DEDIFERENTES 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 de silicatos (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

Va Vv Vw V

GASOSA

Wa ≈ 0

LÍQUIDA

Ww W

Vs

SÓLIDA

Ws

Va = volume de ar Vw = volume de água Vw + Va = Vv = volume de vazios Vs = volume de sólidos Vs + Vv = V = Volumetotal

Wa = peso de ar (Wa = 0) Ww = peso de água Ws = peso dos sólidos 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

PARA CONTROLE DE AMOSTRAS A SEREM ENSAIADAS E NOS CÁLCULOS DE ESFORÇOSATUANTES; - 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 RELAÇÕES ENTRE VOLUMES: Índice de vazios, Porosidade e Grau de saturação RELAÇÕES ENTRE PESOS EVOLUMES: 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 determinado como a relação entre o peso de água (Ww) e o peso das partículas sólidas (Ws) em um volumede 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 número natural (SEMPRE e > 0); - se o volume de sólidos permanece constante ao longo do tempo, qualquervariação 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 SOLOS ARGILOSOS SOLOS ORGÂNICOS e = 0,4 A 1,0 e = 0,3 A 1,5 e > 1,5

RELAÇÕES ENTRE VOLUMES: Porosidade (η): é a relação 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 (%) > 50 45 – 50 35 – 45 30 – 35 < 30

Índice de vazios (e) >1 0,80 – 1,00 0,55 – 0,80 0,43 – 0,55 < 0,43

Denominação muito alta alta média baixa 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 entreo 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 saturados → 1 < Sr < 99%;

Grau de saturação (%) 0 – 25 25 – 50 50 – 80 80 – 95

Denominação naturalmente seco úmido muito úmido altamente saturado

95 – 100 saturado...
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