Índices fisicos

Páginas: 32 (7806 palavras) Publicado: 27 de março de 2012
Notas de Aula - Mecânica dos Solos

3

UNIDADE 2 - ÍNDICES FÍSICOS E RETIRADA DE AMOSTRAS

2.1

Introdução

Numa massa de solo, podem ocorrer três fases: a fase sólida, a fase gasosa e a fase líquida. A
fase sólida é formada pelas partículas minerais do solo, a fase líquida por água e a fase gasosa
compreendem todo o ar existente nos espaços entre as partículas. Portanto, o solo é umsistema
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. A Figura 2.1
apresenta um esquema de uma amostra de solo em que aparecem as três fases tal qual na natureza e
esta amostra com suas fases separadas para atender a uma conveniência didática de definiçãodos
índices físicos.

Va

Gasosa

Wa ≈ 0

Vw

Líquida

Ww

Vv
V

W
Vs

(a)

Sólida

Ws

(b)
V = volume total
Vs = volume de sólidos
Vv = volume de vazios
Vw = volume de água
Va = volume de ar

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

V = Vs + Vv, onde Vv = Vw + Va

W = Ws + Ww

Figura 2.1 - Esquema de uma amostra desolo. (a) elemento de solo natural; (b) diagrama de fases.
As partículas sólidas do solo são pequenos grãos de diferentes minerais, cujos vazios podem
ser preenchidos por água, ar, ou parcialmente por ambos (ar e água). Define-se mineral como uma
substância inorgânica e natural, com uma estrutura interna definida (átomos e íons) e com
composição química e propriedades físicas fixas ou variamdentro de limites definidos. As
partículas sólidas dos solos grossos são constituídas por silicatos (feldspatos, micas, olivinas, etc.),
óxidos (quartzo), carbonatos (calcita, dolomita), sulfatos (limonita, magnetita). Já os solos finos são
constituídos por silicatos de alumínio hidratado (argilo-minerais).
Em outras palavras, o volume total da massa de solo (V) consiste do volume de partículassólidas (Vs) e do volume de vazios (Vv). O volume de vazios é geralmente formado pelo volume de
água (Vw) e pelo volume de ar (Va).
A Figura 2.1(b) mostra um diagrama de fase no qual cada uma das três fases é apresentada
separadamente. No lado esquerdo, usualmente indicamos o volume das três fases e, no lado direito,
os pesos correspondentes às fases.

Notas de Aula - Mecânica dos Solos4

Como o peso específico do ar é muito pequeno quando comparada aos pesos específicos da
água e dos sólidos, o peso da fase gasosa (Wa) será sempre desprezado no cálculo do peso do solo.
Os índices físicos são definidos como grandezas que expressam as proporções entre pesos e
volumes em que ocorrem as três fases presentes numa estrutura de solo. Estes índices possibilitam
determinar aspropriedades físicas do solo para controle de amostras a serem ensaiadas e nos
cálculos de esforços atuantes.
Os índices físicos dos solos 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.
Nos itens seguintes,serão definidos os índices físicos, separando-os em três grupos, conforme
definição anterior, bem como, apresentadas fórmulas de correlação entre os mesmos e a maneira
experimental de obter alguns deles.
Índices físicos, granulometria (Unidade 3) e limites de consistência (Unidade 4) formam as
propriedades índices que são aplicadas na classificação e identificação dos solos (Unidade 5), umavez que elas podem ser correlacionadas, ainda que grosseiramente, com características mais
complexas do solo, como por exemplo, a compressibilidade e resistência.

2.2

Relação de fases

As relações apresentadas a seguir constituem uma parte essencial da Mecânica dos Solos e
são básicas para a maioria dos cálculos desta ciência.
2.2.1

Relação entre pesos
a) Teor de umidade (w , h)...
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