Aula_Origem e Formação dos Solos

(1)

Gradua

Graduação em Engenharia Civil

ção em Engenharia Civil

MECÂNICA DOS SOLOS 1

Origem e Formação dos Solos

e

Estrutura dos Solos

Profa. Stela Fucale

ção em Engenharia Civil

ção em Engenharia Civil -- UPE

UPE

MECÂNICA DOS SOLOS 1

Origem e Formação dos Solos

e

Estrutura dos Solos

Profa. Stela Fucale

(2)

CONCEITOS DE SOLO

ENGENHARIA CIVIL:

São agregados naturais de grãos minerais

intemperismo ou meteorização das rochas, por

desintegração mecânica ou decomposição química.

Agentes de desintegração mecânica

(intemperismo físico)

(intemperismo físico)::

Mecanismos de decomposição química

(intemperismo químico)

(intemperismo químico)::

CONCEITOS DE SOLO

ENGENHARIA CIVIL:

São agregados naturais de grãos minerais que resultam do

intemperismo ou meteorização das rochas, por

desintegração mecânica ou decomposição química.

Agentes de desintegração mecânica

Água, Temperatura,

Vegetação, Vento, etc.

Mecanismos de decomposição química

Oxidação, Hidratação,

Carbonatação, Efeitos

químicos da vegetação.

(3)

O solo é um material em três fases: sólida, líquida e gasosa.

(4)

I. I. CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS

CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS

Fatores

Fatores::

1)

1) Natureza

Natureza da

da rocha

rocha madre

madre;;

2)

2) Clima

Clima da

da regi

região

ão;;

GRANDES

GRANDES G

GRUPOS

RUPOS::

a)

a) residuais;

residuais;

b)

b) transportados;

transportados;

2)

2) Clima

Clima da

da regi

região

ão;;

3)

3) Angente

Angente intempérico

intempérico de

de transporte

transporte

4)

4) Topografia

Topografia da

da regi

região

ão;;

5)

5) Processos

Processos orgânicos

orgânicos..

GRANDES

GRANDES G

GRUPOS

RUPOS::

_b)

_{b) transportados;}

_{transportados;}

c)

orgânicos;

d)

d) pedogênicos

pedogênicos

CLASSIFICAÇÃO GENÉTICA DOS SOLOS

residuais;

transportados;

transporte

transporte;;

transportados;

orgânicos;

pedogênicos

(5)

a)

a) SOLOS

SOLOS RESIDUAIS

RESIDUAIS

São aqueles provenientes da decomposição onde o agente de transporte é reduzido horizontes e há uma transição gradual

decomposição e alteração das rochas “in situ”, reduzido ao mínimo. São divididos em

(6)

b) SOLOS TRANSPORTADOS

Agente

transportador

Denominação

Exemplo

Água

Aluvionares

Planície

Água

Aluvionares

marinho,

fluvial e

lacustres)

Planície

do Recife

Vento

Eólicos

Dunas do

litoral

G

Gravidade

ravidade

Coluvionares

Talus

G

Gravidade

ravidade

Coluvionares

Talus

Exemplo

Características básicas

Planície

Planície •• sedimentação em camadas

sedimentação em camadas

Planície

do Recife

•• sedimentação em camadas

sedimentação em camadas

Dunas do

Dunas do •• estratificação cruzada

estratificação cruzada

•• uniformidade dos grãos

uniformidade dos grãos

•• grãos de tamanho muito

grãos de tamanho muito

•• grãos de tamanho muito

grãos de tamanho muito

variável, inclusive blocos de

rocha

•• geralmente fofo

geralmente fofo

•• os depósitos de talus são

os depósitos de talus são

sujeitos a movimentação de

rastejo

(7)

Exemplo de Solos Coluviais:

OBS

OBS:: OcorremOcorrem nono sopésopé dede encostasencostas íngremesíngremes escorregamentos

escorregamentos emem trechostrechos dede serrasserras.. ..

íngremes

(8)

c) SOLOS ORGÂNICOS

Dá-se pela impregnação de matéria orgânica

ou pela transformação carbonífera

vegetal contida no material sedimentado,

de carrapaças de moluscos.

(I)

Solos orgânicos: inclui essencialmente,

argila, silte e areia fina com humos

• Turfas: ocorre nos vales entre

próximo ao litoral.

de carrapaças de moluscos.

d) SOLOS PEDOGÊNICOS

- Solos superficiais: solos aráveis da agricultura

- Solos poroso: típico de clima tropical

e extremamente úmidas, no verão (resultam

área do planalto centro-sul do Brasil.

orgânica em sedimentos pré-existentes,

de materiais, geralmente de origem

sedimentado, ou ainda, pela absorção no solo

essencialmente, camadas sedimentares de

humos.

entre espigões de serras no planalto

agricultura;

tropical de alternâncias secas, no inverno,

(resultam os solos lateríticos). Enorme

(9)

SOLOS COLAPSÍVEIS

- Solos - Solos ferro ferro estrutura - São regiões maior - Sâo lixiviação alternam concentradas

SOLOS COLAPSÍVEIS

Solos não saturados;

olos com partículas ligadas por argilas, óxidos de e ou alumínio e carbonatos, formando uma e ou alumínio e carbonatos, formando uma estrutura porosa;

ão solos de origem recente que ocorrem em regiões onde a taxa de evapotranspiração é sempre

do que a de precipitação;

Sâo solos de regiões tropicais úmidas em que há lixiviação dos horizontes mais superficiais e onde se alternam estações secas e de precipitações intensas concentradas em curto período do ano.

(10)

SOLOS EXPANSIVOS

- Solos não saturados;

- Solos com argilo–minerais

expansivos, especialmente

montmorilonita ou vermiculita;

- Solos de regiões semi-áridas de clima tropical e temperado, sendo localizados com frequência em áreas onde a evapotranspiração anual excede a precipitação;

(11)

II. COMPOSIÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA DOS SOLOS

MINERAIS

Primários: quando provêm diretamente da rocha

matriz.

Ex: quartzo, ortoclasse.

MINERAIS

Ex: quartzo, ortoclasse.

Secundários: quando são formados na

decomposição da rocha. Ex: minerais argílicos,

hematita.

Composição química dos principais minerais componentes dos

solos grossos:

• Silicatos – (feldspato, mica, quartzo, talco, etc);

• Óxidos – (hematita, magnetita, limonita, etc);

• Carbonatos – (calcita, dolomita, etc);

• Sulfatos – (gesso, anidrita, etc).

COMPOSIÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA DOS SOLOS

Primários: quando provêm diretamente da rocha

Ex: quartzo, ortoclasse.

Secundários: quando são formados na

decomposição da rocha. Ex: minerais argílicos,

Composição química dos principais minerais componentes dos

(feldspato, mica, quartzo, talco, etc);

(hematita, magnetita, limonita, etc);

(12)

Composição química dos principais minerais componentes do solos finos

(argilas)

Unidades cristalográficas principais:

Composição química dos principais minerais componentes do solos finos

(argilas)

(13)

Minerais argílicos principais

Argilo caolinita: formado por empilhamento

e um octaedro Al₂O₆ ligados entre si através ligam através de hidrogênio (OH-O).

Argilo montmorilonita: uma camada é constituída

central Al O (2:1), unidas entre si por oxigênios central Al₂O₆ (2:1), unidas entre si por oxigênios ligadas fracamente entre si e camada de água elas. Apresentam possibilidade de expansão

Argilo ilita: estrutura cristalina semelhante

substituição maior de alumínio por silício camadas estruturais são muito ligadas entre

Minerais argílicos principais:

empilhamento regular das camadas 1:1, 1 tetraedro SiO₄ através de oxigênios comuns. As camadas se

constituída por duas folhas de SiO₄ e uma folha oxigênios comuns. As camadas sucessivas estão

4

oxigênios comuns. As camadas sucessivas estão água ou moléculas polares podem entrar entre expansão.

semelhante a montmorilonita (2:1), com uma e um cátion neutralizante de potássio. As entre si e, portanto, quase não expandem.

(14)

III. ÁGUA NO SOLO

Fase

Fase líquida

líquida::

Água

Água de

de constituição

constituição:: faz

faz parte

parte da

da

sólidas

sólidas.. É

É liberada

liberada à

à temperatura

temperatura acima

acima

Ex

Ex:: montmorilonita

montmorilonita:: (OH)

(OH) Al

Al Si

Si O

O

x

x H

H

Ex

Ex:: montmorilonita

montmorilonita:: (OH)

(OH)

₄₄

Al

₄₄

Si

₈₈

O

₂₀₂₀

x

x H

H

₂₂

Água

Água adesiva

adesiva ou

ou adsorvida

adsorvida:: é

é uma

uma película

película

a

a ela

ela se

se adere

adere fortemente

fortemente.. É

É liberada

liberada a

a

600

oo

_C

_C..

Água

Água higroscópica

higroscópica:: é

é aquela

aquela resultante

resultante

à

à parte

parte fina

fina do

do solo

solo.. Só

Só é

é liberada

liberada à

à temperatura

temperatura

Água livre: é a que preenche todos os vazios do solo e é regida pela lei da

hidráulica.

Água capilar: é a que nos solos finos sobe pelos canículos, formados pelas

partículas sólidas e vai além da superfície livre da água.

da

da estrutura

estrutura molecular

molecular das

das partículas

partículas

acima

acima de

de 1200

1200

oo

_C

_C..

O

O..

2 2

O

O..

película

película que

que envolve

envolve a

a partícula

partícula sólida

sólida e

e

a

a temperatura

temperatura da

da ordem

ordem ou

ou acima

acima de

de

resultante

resultante de

de um

um solo

solo seco

seco ao

ao ar

ar.. Está

Está ligada

ligada

temperatura

temperatura acima

acima de

de 100

100

oo

_C

_C..

: é a que preenche todos os vazios do solo e é regida pela lei da

: é a que nos solos finos sobe pelos canículos, formados pelas

partículas sólidas e vai além da superfície livre da água.

(15)

Partícula de argila:

Água livre

Água livre _{São aquelas que}_{São aquelas que} podem ser podem ser retiradas com retiradas com aquecimento a aquecimento a 105 105--110110oo_C._C. Água Água higroscópica higroscópica Água capilar Água capilar

São aquelas que São aquelas que

(16)

IV. FORMA DAS PÁRTÍCULAS DO SOLO

As

As formasformas das das partículaspartículas dos solos tem dos solos tem grandegrande

a e b

a e b –– predominampredominam emem pedregulhopedregulho c , d, e

c , d, e –– predominampredominam nasnas argilasargilas f

f –– predominampredominam nasnas turfasturfas puraspuras

A forma lamelar das argilas é uma das causas de algumas das propriedades intrínsecas A forma lamelar das argilas é uma das causas de algumas das propriedades intrínsecas dos solos argilosos (plasticidade, coesão,

dos solos argilosos (plasticidade, coesão, etcetc

IV. FORMA DAS PÁRTÍCULAS DO SOLO

grande

grande influênciainfluência sobresobre suassuas propriedadespropriedades..

pedregulho

pedregulho, , areiaareia e e siltesilte.. argilas

argilas.. puras puras..

A forma lamelar das argilas é uma das causas de algumas das propriedades intrínsecas A forma lamelar das argilas é uma das causas de algumas das propriedades intrínsecas

etc etc).).

(17)

V. ESTRUTURA DOS SOLOS

ESTRUTURA DOS SOLOS

É o arranjo ou a disposição das partículas constituintes entre si. É o arranjo ou a disposição das partículas constituintes entre si.

Tipos de estruturas:

GranularGranular simplessimples (areias(areias ee predegulhos)predegulhos)

na

na disposiçãodisposição dasdas partículas,partículas, queque sese pode

pode serser maismais ouou menosmenos densadensa..

AlveolarAlveolar (siltes(siltes ee areiasareias finas)finas) –– predominânciapredominância

dos

dos grãosgrãos.. EsteEste ficafica nana posiçãoposição queque cai,cai,

FloculFloculentaenta (argilas)(argilas) –– emem taistais estruturasestruturas

função

função importante,importante, comcom aa influênciainfluência dosdos

EsquelEsqueletoeto (argilas(argilas marinhamarinha)) –– nosnos solossolos

existem

existem grãosgrãos maismais grossosgrossos..

É o arranjo ou a disposição das partículas constituintes entre si. É o arranjo ou a disposição das partículas constituintes entre si.

predegulhos)

predegulhos) –– predominânciapredominância dasdas forçasforças dada gravidadegravidade apoiam

apoiam umasumas sobresobre asas outrasoutras.. AA estruturaestrutura

predominância

predominância dede atraçãoatração molecularmolecular sobresobre oo pesopeso cai,

cai, dispondodispondo--sese emem formaforma dede arcosarcos..

estruturas

estruturas asas açõesações elétricaselétricas desempenhamdesempenham umauma dos

dos íonsíons presentespresentes nono meiomeio dada sedimentaçãosedimentação..

solos

(18)

TIPOS DE ESTRUTURAS

(19)

VI. VI. SENSIBILIDADE

SENSIBILIDADE e

e AMOLGAMENTO

AMOLGAMENTO

Amolgamento::

É

É aa operaçãooperação dede distruiçãodistruição dada estruturaestrutura resistência

resistência.. OO efeitoefeito dodo amolgamentoamolgamento éé basicamentebasicamente durante

durante oo processoprocesso dede sedimentação,sedimentação, transformandotransformando durante

durante oo processoprocesso dede sedimentação,sedimentação, transformandotransformando dispersos

dispersos..

Sensibilidade:

A maior ou menor perda da resistência das argilas com o amolgamento.A maior ou menor perda da resistência das argilas com o amolgamento.

AMOLGAMENTO

do

do solo,solo, comcom aa consequenteconsequente perdaperda dede suasua basicamente

basicamente oo dede quebraquebra dada estruturaestrutura adquiridaadquirida transformando

transformando oo solosolo numanuma massamassa dede grãosgrãos transformando

transformando oo solosolo numanuma massamassa dede grãosgrãos

A maior ou menor perda da resistência das argilas com o amolgamento. A maior ou menor perda da resistência das argilas com o amolgamento.

(20)

Segundo Skempton (1957) Segundo Skempton (1957)

ÍNDICE DE SENSIBILIDADE

II_S_S == << 11;; argilaargila 1 1<< II_S_S<< 22;; baixabaixa 2 2 << II_S_S<< 44;; médiamédia 4 4 << II_S_S<< 88;; sensívelsensível II_S_S_>_{> 8}8;; extraextra sensívelsensível

Obs

Obs:: quantoquanto maiormaior oo índiceíndice dede sensibilidadesensibilidade do

do amolgamentoamolgamento.. Finalizando,Finalizando, oo amolgamentoamolgamento do

do amolgamentoamolgamento.. Finalizando,Finalizando, oo amolgamentoamolgamento aumento

aumento dada compressibilidadecompressibilidade ee diminuiçãodiminuição

Segundo Skempton (1957) Segundo Skempton (1957)

ÍNDICE DE SENSIBILIDADE

insensível insensível sensibilidade sensibilidade média média sensível sensível sensível sensível sensibilidade

sensibilidade maismais sofremsofrem asas argilasargilas oo efeitoefeito amolgamento

amolgamento provocaprovoca perdaperda dada resistência,resistência, amolgamento

amolgamento provocaprovoca perdaperda dada resistência,resistência, diminuição