Algebra linear -_alfredo_steinbruch

Módulo 2
MECÂNICA DOS SOLOS
Professor Dr. Marcelo Ribeiro Barison

Cópia parcial da Apostila de MECÂNICA DOS SOLOS 1: CONCEITOS INTRODUTÓRIOS
Da UFBA, Depto Eng. Civil
Autores: Sandro Lemos Machado e Miriam de Fátima C. Machado

Introdução à Energia, Regulação e Mercado 2

Curso de especialização em PCHs CERPCH/UNIFEI/FUPAI
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO AO CURSO
1.1 Importância do estudo dos solos
1.2 A mecânica dos solos, a geotecnia e disciplinas relacionadas
1.3 Aplicações de campo da mecânica dos solos
1.4 Desenvolvimento do curso
2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
2.1 Conceituação de solo e de rocha
2.2 Intemperismo
2.3 Ciclo rocha - solo
2.4 Classificação do solo quanto a origem e formação
3. TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS
3.1 Tamanho e forma das partículas
3.2 Identificação táctil visual dos solos
3.3 Análise granulométrica.
3.4 Designação segundo NBR 6502
3.5 Estrutura dos solos
3.6 Composição química e mineralógica
4. FASES SÓLIDA - ÁGUA - AR
4.1 Fase sólida
4.2 Fase gasosa
4.3 Fase líqüida
5. LIMITES DE CONSISTÊNCIA
5.1 Noções básicas
5.2 Estados de consistência
5.3 Determinação dos limites de consistência
5.4 Índices de consistência
5.5 Alguns conceitos importantes
6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
6.1 Classificação segundo o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS)
6.2 Classificação segundo a AASHTO
7. ÍNDICES FÍSICOS
7.1 Introdução
7.2 Relações entre volumes
7.3 Relação entre pesos e volumes - pesos específicos ou entre massas e volumes -
massa específica
7.4 Diagrama de fases
7.5 Utilização do diagrama de fases para a determinação das relações entre os diversos
índices físicos
7.6 Densidade relativa
7.7 Ensaios necessários para determinação dos índices físicos
7.8 Valores típicos
8. COMPACTAÇÃO
8.1 Introdução
8.2 O emprego da compactação
8.3 Diferenças entre compactação e adensamento
8.4 Ensaio de compactação
8.5 Curva de compactação
8.6 Energia de compactação
8.7 Influência da compactação na estrutura dos solos
8.8 Influência do tipo de solo na curva de compactação


8.9 Escolha do valor de umidade para compactação em campo
8.10 Equipamentos de campo
8.11 Controle da compactação
9. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
9.1 Introdução
9.2 Métodos de prospecção geotécnica
10. BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
PRÁTICAS LABORATORIAIS DE MECÂNICA DOS SOLOS


1. INTRODUÇÃO AO CURSO
1.1. Importância do estudo dos solos
Quase todas as obras de engenharia têm, de alguma forma, de transmitir as cargas sobre
elas impostas ao solo. Mesmo as embarcações, ainda durante o seu período de
construção, transmitem ao solo as cargas devidas ao seu peso próprio. Além disto, em
algumas obras, o solo é utilizado como o próprio material de construção, assim como o
concreto e o aço são utilizados na construção de pontes e edifícios. São exemplos de
obras que utilizam o solo como material de construção os aterros rodoviários, as bases
para pavimentos de aeroportos e as barragens de terra, estas últimas podendo ser
citadas como pertencentes a uma categoria de obra de engenharia a qual é capaz de
concentrar, em um só local, uma enorme quantidade de recursos, exigindo para a sua boa
construção uma gigantesca equipe de trabalho, calcada principalmente na
interdisciplinariedade de seus componentes. O estudo do comportamento do solo frente
às solicitações a ele impostas por estas obras é portanto de fundamental importância.
Pode-se dizer que, de todas as obras de engenharia, aquelas relacionadas ao ramo do
conhecimento humano definido como geotecnia (do qual a mecânica do solos faz parte),
são responsáveis pela maior parte dos prejuízos causados à humanidade, sejam eles de
natureza econômica ou mesmo a perda de vidas humanas. No Brasil, por exemplo,
devido ao seu clima tropical e ao crescimento desordenado das metrópoles, um sem
número de eventos como os deslizamentos de encostas ocorrem, provocando enormes
prejuízos e ceifando a vida de centenas de pessoas a cada ano. Vê-se daqui a grande
importância do engenheiro geotécnico no acompanhamento destas obras de engenharia,
evitando por vezes a ocorrência de desastres catastróficos.
1.2. A mecânica dos solos, a geotecnia e disciplinas relacionadas
Por ser o solo um material natural, cujo processo de formação não depende de forma
direta da intervenção humana, o seu estudo e o entendimento de seu comportamento
depende de uma série de conceitos desenvolvidos em ramos afins de conhecimento. A
mecânica dos solos é o estudo do comportamento de engenharia do solo quando este é
usado ou como material de construção ou como material de fundação. Ela é uma
disciplina relativamente jovem da engenharia civil, somente sistematizada e aceita como
ciência em 1925, após trabalho publicado por Terzaghi (Terzaghi, 1925), que é conhecido,


com todos os méritos, como o pai da mecânica dos solos. Um entendimento dos
princípios da mecânica dos sólidos é essencial para o estudo da mecânica dos solos. O
conhecimento e aplicação de princípios de outras matérias básicas como física e química
são também úteis no entendimento desta disciplina. Por ser um material de origem
natural, o processo de formação do solo, o qual é estudado pela geologia, irá influenciar
em muito no seu comportamento. O solo, como veremos adiante, é um material trifásico,
composto basicamente de ar, água e partículas sólidas. A parte fluida do solo (ar e água)
pode se apresentar em repouso ou pode se movimentar pelos seus vazios mediante a
existência de determinadas forças. O movimento da fase fluida do solo é estudado com
base em conceitos desenvolvidos pela mecânica dos fluidos. Pode-se citar ainda algumas
disciplinas, como a física dos solos, ministrada em cursos de agronomia, como de grande
importância no estudo de uma mecânica dos solos mais avançada, denominada de
mecânica dos solos não saturados. Além disto, o estudo e o desenvolvimento da
mecânica dos solos são fortemente amparados em bases experimentais, a partir de
ensaios de campo e laboratório.
A aplicação dos princípios da mecânica dos solos para o projeto e construção de
fundações é denominada de "engenharia de fundações". A engenharia geotécnica (ou
geotecnia) pode ser considerada como a junção da mecânica dos solos, da engenharia de
geotecnia ambiental, que trata de problemas como transporte de contaminantes pelo solo,
avaliação de locais impactados, proposição de medidas de remediação para áreas
impactadas, projetos de sistemas de proteção em aterros sanitários, etc.
1.3. Aplicações de campo da mecânica dos solos
Fundações: As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância,
descarregadas no solo através de sua fundação. Assim a fundação é uma parte essencial
de qualquer estrutura. Seu tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos
somente com o conhecimento e aplicação de princípios da mecânica dos solos.
Obras subterrâneas e estruturas de contenção: Obras subterrâneas como estruturas
de drenagem, dutos, túneis e as obras de contenção como os muros de arrimo, cortinas
atirantadas somente podem ser projetadas e construídas usando os princípios da
mecânica dos solos e o conceito de "interação solo-estrutura".
Projeto de pavimentos: o projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos flexíveis
ou rígidos. Pavimentos flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão das


cargas geradas pelo tráfego. Problemas peculiares no projeto de pavimentos flexíveis são
o efeito de carregamentos repetitivos e problemas devidos às expansões e contrações do
solo por variações em seu teor de umidade.
Escavações, aterros e barragens: A execução de escavações no solo requer
freqüentemente o cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. Escavações profundas
podem necessitar de escoramentos provisórios, cujos projetos devem ser feitos com base
na mecânica dos solos. Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo
é empregado como material de construção e fundação, necessita-se de um conhecimento
completo do comportamento de engenharia dos solos, especialmente na presença de
água. O conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do
solo, do processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do
processo de compactação empregado é essencial para o projeto e construção eficientes
de aterros e barragens de terra.
Transporte de massa: Os conceitos obtidos do estudo do fluxo de água em solos podem
ser estendidos para a análise do transporte de poluentes miscíveis ou não miscíveis em
subsuperfície. A mecânica dos solos é uma das importantes ferramentas na realização de
atividades de diagnóstico, prognóstico e proposição de medidas corretivas para
problemas ambientais, no que mais recentemente se convencionou chamar de geotecnia
ambiental.
1.4. Desenvolvimento do curso
Este curso de mecânica dos solos pode ter sua parte teórica dividida em duas partes:
uma parte envolvendo os tópicos origem e formação dos solos, textura e estrutura dos
solos, análise granulométrica, estudo das fases ar-água-partículas sólidas, limites de
consistência, índices físicos e classificação dos solos, onde uma primeira aproximação é
feita com o tema solos e uma segunda parte, envolvendo os tópicos tensões geostáticas e
induzidas, compactação, permeabilidade dos solos, compressibilidade dos solos,
resistência ao cisalhamento, estabilidade de taludes e empuxos de terra e estruturas de
contenção, onde um tratamento mais fundamentado na ótica da engenharia civil é dado
aos solos.


2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS
2.1. Conceituação de solo e de rocha
Quando mencionamos a palavra solo já nos vem a mente uma idéia intuitiva do que se
trata. No linguajar popular a palavra solo está intimamente relacionada com a palavra
terra, a qual poderia ser definida como material solto, natural da crosta terrestre onde
habitamos, utilizado como material de construção e de fundação das obras do homem.
Uma definição precisa e teoricamente sustentada do significado da palavra solo é contudo
bastante difícil, de modo que o termo solo adquire diferentes conotações a depender do
ramo do conhecimento humano que o emprega. Para a agronomia, o termo solo significa
o material relativamente fofo da crosta terrestre, consistindo de rochas decompostas e
matéria orgânica, o qual é capaz de sustentar a vida. Desta forma, os horizontes de solo
para agricultura possuem em geral pequena espessura. Para a geologia, o termo solo
significa o material inorgânico não consolidado proveniente da decomposição das rochas,
o qual não foi transportado do seu local de formação. Na engenharia, é conveniente
definir como rocha aquilo que é impossível escavar manualmente, que necessite de
explosivo para seu desmonte. Chamamos de solo, em engenharia, a rocha já decomposta
ao ponto granular e passível de ser escavada apenas com o auxílio de pás e picaretas ou
escavadeiras.
A crosta terrestre é composta de vários tipos de elementos que se interligam e formam
minerais. Esses minerais poderão estar agregados como rochas ou solo. Todo solo tem
origem na desintegração e decomposição das rochas pela ação de agentes intempéricos
ou antrópicos. As partículas resultantes deste processo de intemperismo irão depender
fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da região. Por ser o produto
da decomposição das rochas, o solo invariavelmente apresenta um maior índice de vazios
do que a rocha mãe, vazios estes ocupados por ar, água ou outro fluido de natureza
diversa.
Devido ao seu pequeno índice de vazios e as fortes ligações existentes entre os minerais,
as
rochas são coesas, enquanto que os solos são granulares. Os grãos de solo podem ainda
estar impregnados de matéria orgânica. Desta forma, podemos dizer que para a
engenharia, solo é um material granular composto de rocha decomposta, água, ar (ou
outro fluido) e eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de
explosivos.


2.2. Intemperismo
Intemperismo é o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos pelos quais a
rocha se decompõe para formar o solo. Por questões didáticas, o processo de
intemperismo é freqüentemente dividido em três categorias: intemperismo físico químico e
biológico. Deve se ressaltar contudo, que na natureza todos estes processos tendem a
acontecer ao mesmo tempo, de modo que um tipo de intemperismo auxilia o outro no
processo de transformação rocha-solo. Os processos de intemperismo físico reduzem o
tamanho das partículas, aumentando sua área de superfície e facilitando o trabalho do
intemperismo químico. Já os processos químicos e biológicos podem causar a completa
alteração física da rocha e alterar suas propriedades químicas.
2.2.1. Intemperismo físico
É o processo de decomposição da rocha sem a alteração química dos seus componentes.
Os principais agentes do intemperismo físico são citados a seguir:
Variações de Temperatura - Da física sabemos que todo material varia de volume em
função de variações na sua temperatura. Estas variações de temperatura ocorrem entre o
dia e a noite e durante o ano, e sua intensidade será função do clima local. Acontece que
uma rocha é geralmente formada de diferentes tipos de minerais, cada qual possuindo
uma constante de dilatação térmica diferente, o que faz a rocha deformar de maneira
desigual em seu interior, provocando o aparecimento de tensões internas que tendem a
fraturá-la. Mesmo rochas com uma uniformidade de componentes não têm uma
arrumação que permita uma expansão uniforme, pois grãos compridos deformam mais na
direção de sua maior dimensão, tendendo a gerar tensões internas e auxiliar no seu
processo de desagregação.
Repuxo coloidal - O repuxo coloidal é caracterizado pela retração da argila devido à sua
diminuição de umidade, o que em contato com a rocha pode gerar tensões capazes de
fraturá-la.
Ciclos gelo/degelo- As fraturas existentes nas rochas podem se encontrar parcialmente
ou totalmente preenchidas com água. Esta água, em função das condições locais, pode
vir a congelar, expandindo-se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda mais as
fraturas preexistentes na rocha, auxiliando no processo de intemperismo (a água aumenta
em cerca de 8% o seu volume devido à nova arrumação das suas moléculas durante a


cristalização). Vale ressaltar também que a água transporta substâncias ativas
quimicamente, incluindo sais que ao reagirem com ácidos provocam cristalização com
aumento de volume.
Alívio de pressões - Alívio de pressões irá ocorrer em um maciço rochoso sempre que
da retirada de material sobre ou ao lado do maciço, provocando a sua expansão, o que
por sua vez, irá contribuir no fraturamento, estricções e formação de juntas na rocha.
Estes processos, isolados ou combinados (caso mais comum) "fraturam" as rochas
continuamente, o que permite a entrada de agentes químicos e biológicos, cujos efeitos
aumentam a fraturação e tende a reduzir a rocha a blocos cada vez menores.
2.2.2. Intemperismo químico
É o processo de decomposição da rocha com a alteração química dos seus componentes.
Há várias formas através das quais as rochas decompõem-se quimicamente.
Pode-se dizer, contudo, que praticamente todo processo de intemperismo químico
depende da presença da água. Entre os processos de intemperismo químico destacam-se
os seguintes:
Hidrólise - Dentre os processos de decomposição química do intemperismo, a hidrólise é
a que se reveste de maior importância, porque é o mecanismo que leva a destruição dos
silicatos, que são os compostos químicos mais importantes da litosfera. Em resumo, os
minerais na presença dos íons H+ liberados pela água são atacados, reagindo com os
mesmos. O H+ penetra nas estruturas cristalinas dos minerais desalojando os seus íons
originais (Ca++, K+, Na+, etc.) causando um desequilíbrio na estrutura cristalina do mineral
e levando-o a destruição.
Hidratação - Como a própria palavra indica, é a entrada de moléculas de água na
estrutura dos minerais. Alguns minerais quando hidratados (feldspatos, por exemplo)
sofrem expansão, levando ao fraturamento da rocha.
Carbonatação - O ácido carbônico é o responsável por este tipo de intemperismo. O
intemperismo por carbonatação é mais acentuado em rochas calcárias por causa da
diferença de solubilidade entre o CaCO3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a
reação.
Os diferentes minerais constituintes das rochas originarão solos com características
diversas, de acordo com a resistência que estes tenham ao intemperismo local. Há,
inclusive, minerais que têm uma estabilidade química e física tal que normalmente não


são decompostos. O quartzo, por exemplo, por possuir uma enorme estabilidade física e
química é parte predominante dos solos grossos, como as areias e os pedregulhos.
2.2.3. Intemperismo biológico
Neste caso, a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos produzidos por
vegetais através das raízes, por animais através de escavações dos roedores, da
atividade de minhocas ou pela ação do próprio homem, ou por uma combinação destes
fatores, ou ainda pela liberação de substâncias agressivas quimicamente, intensificando
assim o intemperismo químico, seja pela decomposição de seus corpos ou através de
secreções, como é o caso dos ouriços do mar.
Logo, os fatores biológicos de maior importância incluem a influência da vegetação no
processo de fraturamento da rocha e o ciclo de meio ambiente entre solo e planta e entre
animais e solo. Pode-se dizer que a maior parte do intemperismo biológico poderia ser
classificado como uma categoria do intemperismo químico em que as reações químicas
que ocorrem nas rochas são propiciadas por seres vivos.
2.2.4. Influência do intemperismo no tipo de solo
O intemperismo químico possui um poder de desagregação da rocha muito maior do que
o intemperismo físico. Deste modo, solos gerados em regiões onde há a predominância
do intemperismo químico tendem a ser mais profundos e mais finos do que aqueles solos
formados em locais onde há a predominância do intemperismo físico. Além disto,
obviamente, os solos originados a partir de uma predominância do intemperismo físico
apresentarão uma composição química semelhante à da rocha mãe, ao contrário
daqueles solos formados em locais onde há predominância do intemperismo químico.
2.2.5. Influência do clima no tipo de intemperismo
Conforme relatado anteriormente, a água é um fator fundamental no desenvolvimento do
intemperismo químico da rocha. Deste modo, regiões com altos índices de pluviosidade e
altos valores de umidade relativa do ar tendem a apresentar uma predominância de
intemperismo do tipo químico, o contrário ocorrendo em regiões de clima seco.


2.3. Ciclo rocha – solo
Como vimos, todo solo provem de uma rocha pré-existente, mas dada a riqueza da sua
formação não é de se esperar do solo uma estagnação a partir de um certo ponto. Como
em tudo na natureza, o solo continua suas transformações, podendo inclusive voltar a ser
rocha. De forma simplificada, definiremos a seguir um esquema de transformações que
vaido magma ao solo sedimentar e volta ao magma (fig. 2.1).
No interior do Globo Terrestre, graças às elevadas pressões e temperaturas, os
elementos químicos que compõe as rochas se encontram em estado líqüido, formando o
magma (fig. 2.1 -6).
A camada sólida da Terra pode romper-se em pontos localizados e deixar escapar o
magma. Desta forma, haverá um resfriamento brusco do magma (fig. 2.1 linha 6-1), que
se transformará em rochas ígneas, nas quais não haverá tempo suficiente para o
desenvolvimento de estruturas cristalinas mais estáveis. O processo indicado pela linha 6-
1 é denominado de extrusão vulcânica ou derrame e é responsável pela formação da
rocha ígnea denominada de basalto. A depender do tempo de resfriamento, o basalto
pode mesmo vir a apresentar uma estrutura vítrea. Quando o magma não chega à
superfície terrestre, mas ascende a pontos mais próximos à superfície, com menor
temperatura e pressão, ocorre um resfriamento mais lento (fig. 2.1 linha 6-7), o que
permite a formação de estruturas cristalinas mais estáveis, e, portanto, de rochas mais
resistentes, denominadas de intrusivas ou plutônicas (diabásio, gabro e granito).
Denominam-se normalmente de batólitos os grandes blocos de rocha intrusiva formados
em subsuperfície. Por ocasião da ocorrência de processos erosivos, esses blocos podem
vir a aflorar, resultando em belas paisagens.


Figura 2.1: Ciclo geológico de geração de rochas e solos.


Podemos avaliar comparativamente as rochas vulcânicas e plutônicas pelo tamanho dos
cristais, o que pode ser feito facilmente a olho nu ou com o auxílio de lupas. Cristais
maiores indicam uma formação mais lenta, característica das rochas plutônicas, e vice-
versa.
Uma vez exposta, (fig. 2.1-1), a rocha sofre a ação das intempéries e forma os solos
residuais (fig. 2.1-2), os quais podem ser transportados e depositados sobre outro solo de
qualquer espécie ou sobre uma rocha (fig. 2.1 linha 2-3), vindo a se tornar um solo
sedimentar. A contínua deposição de solos faz aumentar a pressão e a temperatura nas
camadas mais profundas, que terminam por ligarem seus grãos e formar as rochas
sedimentares (fig. 2.1 linha 3-4), este processo chama-se litificação ou diagênese.
As rochas sedimentares podem, da mesma maneira que as rochas ígneas, aflorarem à
superfície e reiniciar o processo de formação de solo ( fig. 2.1 linha 4-1), ou de forma
inversa, as deposições podem continuar e conseqüentemente prosseguir o aumento de
pressão e temperatura, o que irá levar a rocha sedimentar a mudar suas características
texturais e mineralógicas, a achatar os seus cristais de forma orientada transversalmente
à pressão e a aumentar a ligação entre os cristais (fig. 2.1 linha 4-5). O material que surge
daí tem características tão diversas da rocha original, que muda a sua designação e
passa a se chamar rocha metamórfica.
Naturalmente, a rocha metamórfica está sujeita a ser exposta (fig. 2.1 linha 5-1),
decomposta e formar solo. Se persistir o aumento de pressão e temperatura graças à
deposição de novas camadas de solo, a rocha fundirá e voltará à forma de magma (fig.
2.1 linha 5-6). Obviamente, todos esses processos. com exceção do vulcanismo e de
alguns transportes mais rápidos, ocorrem numa escala de tempo geológica, isto é, de
milhares ou milhões de anos.
As rochas metamórficas podem se originar também da transformação de rochas ígneas
por níveis de pressão e temperatura elevados. O Gnaisse, por exemplo, é muito
encontrado no Rio de Janeiro (RJ). Este tipo de rocha que constitui o Corcovado e o Pão
de Açúcar. A origem dessa rocha se dá da transformação granito. A fig. 2.2 ilustra o
formato achatado dos grãos de Gnaisse do Arpoador, no Rio de Janeiro.


Figura 2.2 – Achatamento e alinhamento dos grãos minerais provocados pelo
processo de metamorfismo (http://www.meioambiente.pro.br/arpoador/rochas.html)
Um dos exemplos mais impressionantes e belos do processo de formação de rochas
ígneas é encontrado na ilha de Staffa, na Irlanda. Neste local, a ocorrência de um
derrame de basalto foi impedido pela existência de uma espessa camada de calcário
compacto. Desta forma, formou-se uma camada de basalto subjacente à camada de
calcário, a qual teve tempo para se resfriar lentamente. Os processos de cristalização e
resfriamento produziram a formação de belíssimas colunas hexagonais de basalto,
algumas com mais de 10 metros de altura. Com os processos erosivos que ocorreram
posteriormente, a camada de calcário diminuiu de espessura, revelando o caráter
hexagonal das seções das colunas em alguns pontos. A fig. 2.2(a) ilustra as colunas de
basalto expostas e a fig. 2.2(b) uma caverna formada pela intemperização do calcário
superficial, cujo teto é sustentado pelas colunas de basalto nas laterais.


Figura 2.3 – Colunas hexagonais de basalto expostas na ilha de Staffa, na Irlanda.
2.4. Classificação do solo quanto a origem e formação
Há diferentes maneiras de se classificar os solos, como pela origem, pela sua evolução,
pela presença ou não de matéria orgânica, pela estrutura, pelo preenchimento dos vazios,
etc. Neste item apresentar-se-á uma classificação genética para os solos, ou seja, iremos
classificá-los conforme o seu processo geológico de formação. Na classificação genética,
os solos são divididos em dois grandes grupos, sedimentares e residuais, a depender da
existência ou não de um agente de transporte na sua formação, respectivamente. Os
principais agentes de transporte atuando na formação dos solos sedimentares são a
água, o vento e a gravidade. Estes agentes de transporte influenciam fortemente nas
propriedades dos solos sedimentares, a depender do seu grau de seletividade.
2.4.1. Solos residuais
São solos que permanecem no local de decomposição da rocha. Para que eles ocorram é
necessário que a velocidade de decomposição da rocha seja maior do que a velocidade
de remoção do solo por agentes externos. A velocidade de decomposição depende de
vários fatores, entre os quais a temperatura, o regime de chuvas e a vegetação.
As condições existentes nas regiões tropicais são favoráveis a degradações mais rápidas
da rocha, razão pela qual há uma predominância de solos residuais nestas regiões
(centro sul do Brasil, por exemplo). Como a ação das intempéries se dá, em geral, de


cima para baixo, as camadas superiores são, via de regra, mais trabalhadas que as
inferiores. Este fato nos permite visualizar todo o processo evolutivo do solo, de modo que
passamos de uma condição de rocha sã, para profundidades maiores, até uma condição
de solo residual maduro, em superfície. A fig. 2.4 ilustra um perfil típico de solo residual.
Conforme se pode observar da fig. 2.4, a rocha sã passa paulatinamente à rocha
fraturada, depois ao saprolito, ao solo residual jovem e ao solo residual maduro. Em se
tratando de solos residuais, é de grande interesse a identificação da rocha sã, pois ela
condiciona, entre outras coisas, a própria composição química do solo. A rocha alterada
caracteriza-se por uma matriz de rocha possuindo intrusões de solo, locais onde o
intemperismo atuou de forma mais eficiente. O solo saprolítico ainda guarda
características da rocha mãe e tem basicamente os mesmos minerais, porém a sua
resistência já se encontra bastante reduzida. Este pode ser caracterizado como uma
matriz de solo envolvendo grandes pedaços de rocha altamente alterada. Visualmente
pode confundir-se com uma rocha alterada, mas apresenta relativamente a rocha
pequena resistência ao cisalhamento. Nos horizontes saprolíticos é comum a ocorrência
de grandes blocos de rocha denominados de matacões, responsáveis por muitos
problemas quando do projeto de fundações.
Figura 2.4 - Perfil típico de solo residual.


O solo residual jovem apresenta boa quantidade de material que pode ser classificado
como pedregulho (# > 4,8 mm). Geralmente são bastante irregulares quanto a resistência
mecânica, coloração, permeabilidade e compressibilidade, já que o processo de
transformação não se dá em igual intensidade em todos os pontos, comumente existindo
blocos da rocha no seu interior. Pode-se dizer também que nos horizontes de solo jovem
e saprolítico as sondagens a percussão a serem realizadas devem ser revestidas de
muito cuidado, haja vista que a presença de material pedregulhoso pode vir a danificar os
amostradores utilizados, vindo a mascarar os resultados obtidos.
Os solos maduros, mais próximos à superfície, são mais homogêneos e não apresentam
semelhanças com a rocha original. De uma forma geral, há um aumento da resistência ao
cisalhamento, da textura (granulometria) e da heterogeneidade do solo com a
profundidade, razão esta pela qual a realização de ensaios de laboratório em amostras de
solo residual jovem ou do horizonte saprolítico é bastante trabalhosa.
No Recôncavo Baiano é comum a ocorrência de solos residuais oriundos de rochas
sedimentares. Um perfil típico de solo do recôncavo Baiano é apresentado na fig. 2.5,
sendo constituído de camadas sucessivas de argila e areia, coerente com o material que
foi depositado no local. Merece uma atenção especial o solo formado pela decomposição
da rocha sedimentar denominada de folhelho, muito comum no Recôncavo Baiano. Esta
rocha, quando decomposta, produz uma argila conhecida popularmente como "massapê",
que tem como mineral constituinte a montimorilonita, apresentando grande potencial de
expansão na presença de água. As constantes mudanças de umidade a que o solo está
submetido provocam variações de volume que geram sérios problemas nas construções
(aterros ou edificações) assentes sobre estes solos. A fig. 2.6 apresenta fotos que
ilustram alguns dos aspectos de um Folhelho/Massapê comumente encontrado em
Pojuca, Região Metropolitana de Salvador. Na fig. 2.6(a) pode-se notar o aspecto
extremamente fraturado do folhelho alterado enquanto na fig. 2.6(b) nota-se a existência
de uma grande quantidade de trincas de tração originadas pela secagem do solo ao ser
exposto à atmosfera.


2.4.2. Solos sedimentares
Os solos sedimentares ou transportados são aqueles que foram levados ao seu local
atual por algum agente de transporte e lá depositados. As características dos solos
sedimentares são função do agente de transporte. Cada agente de transporte seleciona
os grãos que transporta com maior ou menor facilidade, além disto, durante o transporte,
as partículas de solo se desgastam e/ou quebram. Resulta daí um tipo diferente de solo
para cada tipo de transporte. Esta influência é tão marcante que a denominação dos solos
sedimentares é feita em função do agente de transporte predominante. Pode-se listar os
agentes de transporte, por ordem decrescente de seletividade, da seguinte forma:
Ventos (Solos Eólicos)
Águas (Solos Aluvionares)
♣ Água dos Oceanos e Mares (Solos Marinhos)
♣ Água dos Rios (Solos Fluviais)
♣ Água de Chuvas (Solos Pluviais)


Geleiras (Solos Glaciais)
Gravidade (Solos Coluvionares)
Os agentes naturais citados acima não devem ser encarados apenas como agentes de
transporte, pois eles têm uma participação ativa no intemperismo e portanto na formação
do próprio solo, o que ocorre naturalmente antes do seu transporte.
2.4.2.1 Solos eólicos
O transporte pelo vento dá origem aos depósitos eólicos de solo. Em virtude do atrito
constante entre as partículas, os grãos de solo transportados pelo vento geralmente
possuem forma arredondada. A capacidade do vento de transportar e erodir é muito maior
do que possa parecer à primeira vista. Vários são os exemplos de construções e até
cidades soterradas parcial ou totalmente pelo vento, como foram os casos de Itaúnas - ES
e Tutóia - MA; os grãos mais finos do deserto do Saara atingem em grande escala a
Inglaterra, percorrendo uma distância de mais de 3000km!. Como a capacidade de
transporte do vento depende de sua velocidade, o solo é geralmente depositado em
zonas de calmaria.
O transporte eólico é o mais seletivo tipo de transporte das partículas do solo. Se por um
lado grãos maiores e mais pesados não podem ser transportados, os solos finos, como as
argilas, têm seus grãos unidos pela coesão, formando torrões dificilmente levados pelo
vento. Esse efeito também ocorre em areias e siltes saturados (falsa coesão) o que faz da
linha de lençol freático (definida por um valor de pressão da água intersticial igual a
atmosférica) um limite para a atuação dos ventos.
Pode-se dizer portanto que a ação do transporte do vento se restringe ao caso das areias
finas ou silte. Por conta destas características, os solos eólicos possuem grãos de
aproximadamente mesmo diâmetro, apresentando uma curva granulométrica denominada
de uniforme. São exemplos de solos eólicos:
- As dunas
As dunas são exemplos comuns de solos eólicos nordeste do Brasil). A formação de uma
duna se dá inicialmente pela existência de um obstáculo ao caminho natural do vento, o
que diminui a sua velocidade e resulta na deposição de partículas de solo (fig. 2.7) A
deposição continuada de solo neste local acaba por gerar mais deposição de solo, já que
o obstáculo ao caminho do vento se torna cada vez maior. Durante o período de
existência da duna, partículas de areia são levadas até o seu topo, rolando então para o


outro lado. Este movimento faz com que as dunas se desloquem a uma velocidade de
poucos metros por ano, o que para os padrões geológico é muito rápido.
- Os solos Loéssicos
Formado por deposições sobre vegetais que ao se decomporem deixam seu molde no
maciço, o Loess é um solo bastante problemático para a engenharia, pois a despeito de
uma capacidade de formar paredões de altura fora do comum e inicialmente suportar
grandes esforços mecânicos, podem se romper completa e abruptamente devido ao
umedecimento.
O Loess, comum na Europa oriental, geralmente contem grandes quantidades de cal,
responsável por sua grande resistência inicial. Quando umedecido, contudo, o cimento
calcáreo existente no solo pode ser dissolvido e solo entra em colapso.
2.4.2.2. Solos aluvionares
São solos resultantes do transporte pela água e sua textura depende da velocidade da
água no momento da deposição, sendo freqüente a ocorrência de camadas de
granulometrias distintas, devidas às diversas épocas de deposição. O transporte pela
água é bastante semelhante ao transporte realizado pelo vento, porém algumas
características importantes os distinguem:
a) Viscosidade - por ser mais viscosa a água tem uma capacidade de transporte maior,
transportando grãos de tamanhos diversos.
b) Velocidade e Direção - ao contrário do vento que em um minuto pode soprar com
forças e direções bastante diferenciadas, a água têm seu roteiro mais estável;


suas variações de velocidade tem em geral um ciclo anual e as mudanças de direção
estão condicionadas ao próprio processo de desmonte e desgaste do relevo.
c) Dimensão das Partículas - os solos aluvionares fluviais são, via de regra, mais grossos
que os eólicos, pois as partículas mais finas mantêm-se sempre em suspensão e só se
sedimentam quando existe um processo químico que as flocule (isto é o que acontece no
mar ou em alguns lagos).
d) Eliminação da Coesão - vimos que o vento não pode transportar os solos argilosos
devido a coesão entre os seus grãos. A presença de água em abundância diminui este
efeito; com isso somam-se as argilas ao universo de partículas transportadas pela água.
- Solos pluviais
A água das chuvas pode ser retida em vegetais ou construções, podendo se evaporar a
partir daí. Ela pode se infiltrar no solo ou escoar sobre este e, neste caso, a vegetação
rasteira funciona como elemento de fixação da parte superficial do solo ou como um
tapete impermeabilizador (para as gramíneas), sendo um importante elemento de
proteção contra a erosão.
A água que se infiltra pode carrear grãos finos através dos poros existentes nos solos
grossos, mas este transporte é raro e pouco volumoso, portanto de pouca relevância em
relação à erosão superficial. De muito maior importância é o solo que as águas das
chuvas levam ao escoar de pontos mais elevados no relevo aos vales. Os vales contém
rios ou riachos que serão alimentados não só da água que escoa das escarpas, como
também de matéria sólida.
- Solos fluviais
Os rios durante sua existência têm várias fases. Em áreas de formação geológicas mais
recentes, menos desgastadas, existem irregularidades topográficas muito grandes e por
isso os rios têm uma inclinação maior e conseqüentemente uma maior velocidade.
Existem vários fatores determinantes da capacidade de erosão e transporte dos rios,
sendo a velocidade a mais importante. Assim, os rios mais jovens transportam mais
matéria sólida do que os rios mais velhos.
Sabe-se que os rios não possuem a mesma idade em toda a sua extensão; quanto mais
distantes da nascente, menor a inclinação e a velocidade. As partículas de determinado
tamanho passam a ter peso suficiente para se decantar e permanecer naquele ponto,
outras menores só serão depositadas com velocidade também menor. O transporte fluvial
pode ser descrito sumariamente da seguinte forma:


a) Os rios desgastam o relevo em sua parte mais elevada e levam os solos para sua parte
mais baixa, existindo com o tempo uma tendência a planificação do leito. Rios mais
velhos têm portanto menor velocidade e transportam menos.
b) Cada tamanho de grão será depositado em um determinado ponto do rio,
correspondente a uma determinada velocidade, o que leva os solos fluviais a terem uma
certa uniformidade granulométrica. Solos muito finos, como as argilas, permanecerão em
suspensão até decantar em mares ou lagos com água em repouso.
De um modo geral, pode-se dizer que os solos aluvionares apresentam um grau de
uniformidade de tamanho de grãos intermediário entre os solos eólicos (mais uniformes) e
coluvionares (menos uniformes).
- Solos marinhos
As ondas atingem as praias com um pequeno ângulo em relação ao continente. Isso faz
com que a areia, além do movimento de vai e vem das ondas, desloquem-se também ao
longo da praia. Obras que impeçam esse fluxo tendem a ser pontos de deposição de
areia, o que pode acarretar sérios problemas.
2.4.2.3. Solos glaciais
De pequena importância para nós, os solos formados pelas geleiras, ao se deslocarem
pela ação da gravidade, são comuns nas regiões temperadas. São formados de maneira
análoga aos solos fluviais. A corrente de gelo que escorre de pontos elevados onde o gelo
é formado para as zonas mais baixas, leva consigo partículas de solo e rocha, as quais,
por sua vez, aumentam o desgaste do terreno.
Os detritos são depositados nas áreas de degelo. Uma ampla gama de tamanho de
partículas é transportada, levando assim a formação de solos bastante heterogêneos que
possuem desde grandes blocos de rocha até materiais de granulometria fina.
2.4.2.4. Solos coluvionares
São solos formados pela ação da gravidade. Os solos coluvionares são dentre os solos
transportados os mais heterogêneos granulometricamente, pois a gravidade transporta
indiscriminadamente desde grandes blocos de rocha até as partículas mais finas de
argila.


Entre os solos coluvionares estão os escorregamentos das escarpas da Serra do Mar
formando os tálus nos pés do talude, massas de materiais muito diversas e sujeitas a
movimentações de rastejo. Têm sido também classificados como coluviões os solos
superficiais do Planalto Brasileiro depositados sobre solos residuais.
- Tálus - Os tálus são solos coluvionares formados pelo deslizamento de solo do topo das
encostas. No sul da Bahia existem solos formados pela deposição de colúvios em áreas
mais baixas, os quais se apresentam geralmente com altos teores de umidade e são
propícios à lavoura cacaueira. Encontram-se solos coluvionares (tálus) também na Cidade
Baixa, em Salvador, ao pé da encosta paralela à falha geológica que atravessa a Baia de
Todos os Santos. De extrema beleza são os tálus encontrados na Chapada Diamantina,
Bahia. A fig. 2.8 lustra formações típicas da região. A parte mais inclinada dos morros
corresponde à formação original, enquanto que a parte menos inclinada é composta
basicamente de solo coluvionar (tálus).
Figura 2.8 - Exemplo de solos coluvionares (tálus) encontrados na chapada diamantina.
2.4.3. Solos orgânicos
Formados pela impregnação do solo por sedimentos orgânicos preexistentes, em geral
misturados a restos de vegetais e animais. Podem ser identificados pela cor escura e por
possuir forte cheiro característico. Têm granulometria fina, pois os solos grossos tem uma
permeabilidade que permite a "lavagem" dos grãos, eximindo-os da matéria impregnada.
- Turfas - solos que incorporam florestas soterradas em estado avançado de
decomposição. Têm estrutura fibrilar composta de restos de fibras vegetais e não se


aplicam aí as teorias da Mecânica dos Solos, sendo necessários estudos especiais. Têm
ocorrência registrada na Bahia, Sergipe, Rio Grande do Sul e outros estados do Brasil.
2.4.4. Solos de evolução pedogênica
Alguns solos sofrem, em seu local de formação (ou de deposição) uma série de
transformações físico-químicas que os levam a ser classificados como solos de evolução
pedogênica. Os solos lateríticos são um tipo de solo de evolução pedogênica. O processo
de laterização é típico de regiões onde há uma nítida separação entre períodos chuvosos
e secos e é caracterizado pela lavagem da sílica coloidal dos horizontes superiores do
solo, com posterior deposição desta em horizontes mais profundos, resultando em solos
superficiais com altas concentrações de óxidos de ferro e alumínio. A importância do
processo de laterização no comportamento dos solos tropicais é discutida no item
classificação dos solos.
3. TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS
3.1. Tamanho e Forma das Partículas
Entende-se por textura o tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que
formam os solos. O estudo da textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio de
granulometria, do qual falaremos adiante. Pela sua textura os solos podem ser
classificados em dois grandes grupos: solos grossos (areia, pedregulho, matacão) e solos
finos (silte e argila). Esta divisão é fundamental no entendimento do comportamento dos
solos, pois a depender do tamanho predominante das suas partículas, as forças de
campo influenciando em seu comportamento serão gravitacionais (solos grossos) ou
elétricas (solos finos). De uma forma geral, pode-se dizer que quanto maior for a relação
área/volume ou área/massa das partículas sólidas, maior será a predominância das forças
elétricas ou de superfície. Estas relações são inversamente proporcionais ao tamanho das
partículas, de modo que os solos finos apresentam uma predominância das forças de
superfície na influência do seu comportamento. Conforme relatado anteriormente, o tipo
de intemperismo influencia na textura e estrutura do solo. Pode-se dizer que partículas
com dimensões até cerca de 0,001mm são obtidas através do intemperismo físico, já as
partículas menores que 0,001mm provém do intemperismo químico.


- Solos Grossos
Nos solos grossos, por ser predominante a atuação de forças gravitacionais, resultando
em arranjos estruturais bastante simplificados, o comportamento mecânico e hidráulico
está principalmente condicionado a sua compacidade, que é uma medida de quão
próximas estão as partículas sólidas umas das outras, resultando em arranjos com
maiores ou menores quantidades de vazios. Os solos grossos possuem uma maior
percentagem de partículas visíveis a olho nu (φ ≥ 0,074 mm) e suas partículas têm formas
arredondadas, poliédricas e angulosas.
. Pedregulhos:
São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que
2,0mm (DNER, MIT) ou 2,0mm (ABNT). Os pedregulhos são encontrados em geral nas
margens dos rios, em depressões preenchidas por materiais transportados pelos rios ou
até mesmo em uma massa de solo residual (horizontes correspondentes ao solo residual
jovem e ao saprolito).
. Areias:
As areias se distinguem pelo formato dos grãos que pode ser angular, sub angular e
arredondado, sendo este último uma característica das areias transportadas por rios ou
pelo vento.
A forma dos grãos das areias está relacionada com a quantidade de transporte sofrido
pelos mesmos até o local de deposição. O transporte das partículas dos solos tende a
arredondar as suas arestas, de modo que quanto maior a distância de transporte, mais
esféricas serão as partículas resultantes. Classificamos como areia as partículas com
dimensões entre 2,0mm e 0,074mm (DNER), 2,0mm e 0,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm e
0,06mm (ABNT).
O formato dos grãos de areia tem muita importância no seu comportamento mecânico,
pois determina como eles se encaixam e se entrosam, e, em contrapartida, como eles
deslizam entre si quando solicitados por forças externas. Por outro lado, como estas
forças se transmitem dentro do solo pelos pequenos contatos existentes entre as
partículas, as de formato mais angulares, por possuírem em geral uma menor área de
contato, são mais suscetíveis a se quebrarem.


- Solos Finos
Quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que 0,074mm
(DNER), ou 0,06mm (ABNT), o solo é considerado fino e, neste caso, será classificado
como argila ou como silte.
Nos solos formados por partículas muito pequenas, as forças que intervêm no processo
de estruturação do solo são de caráter muito mais complexo e serão estudadas no item
composição mineralógica dos solos. Os solos finos possuem partículas com formas
lamelares, fibrilares e tubulares e é o mineral que determina a forma da partícula. As
partículas de argila normalmente apresentam uma ou duas direções em que o tamanho
da partícula é bem superior àquele apresentado em uma terceira direção. O
comportamento dos solos finos é definido pelas forças de superfície (moleculares,
elétricas) e pela presença de água, a qual influi de maneira marcante nos fenômenos de
superfície dos argilo-minerais.
. Argilas:
A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a 0,002mm) se
caracteriza pela sua plasticidade marcante (capacidade de se deformar sem apresentar
variações volumétricas) e elevada resistência quando seca. É a fração mais ativa dos
solos.
. Siltes:
Apesar de serem classificados como solos finos, o comportamento dos siltes é governado
pelas mesmas forças dos solos grossos (forças gravitacionais), embora possuam alguma
atividade.
Estes possuem granulação fina, pouca ou nenhuma plasticidade e baixa resistência
quando seco.
A fig. 3.1 apresenta a escala granulométrica adotada pela ABNT (NBR 6502):


3.2. Identificação Visual e Táctil dos Solos
Muitas vezes em campo temos a necessidade de uma identificação prévia do solo, sem
que o uso do aparato de laboratório esteja disponível. Esta classificação primária é
extremamente importante na definição (ou escolha) de ensaios de laboratório mais
elaborados e pode ser obtida a partir de alguns testes feitos rapidamente em uma
amostra de solo. No processo de identificação táctil visual de um solo utilizam-se
freqüentemente os seguintes procedimentos (vide NBR 7250):
Tato: Esfrega-se uma porção do solo na mão. As areias são ásperas; as argilas parecem
com um pó quando secas e com sabão quando úmidas.
Plasticidade: Moldar bolinhas ou cilindros de solo úmido. As argilas são moldáveis
enquanto as areias e siltes não são moldáveis.
Resistência do solo seco: As argilas são resistentes a pressão dos dedos enquanto os
siltes e areias não são.
Dispersão em água: Misturar uma porção de solo seco com água em uma proveta,
agitando-a. As areias depositam-se rapidamente, enquanto que as argilas turvam a
suspensão e demoram para sedimentar.
Impregnação: Esfregar uma pequena quantidade de solo úmido na palma de uma das
mãos. Colocar a mão embaixo de uma torneira aberta e observar a facilidade com que a
palma da mão fica limpa. Solos finos se impregnam e não saem da mão com facilidade.
Dilatância: O teste de dilatância permite obter uma informação sobre a velocidade de
movimentação da água dentro do solo. Para a realização do teste deve-se preparar uma
amostra de solo com cerca de 15mm de diâmetro e com teor de umidade que lhe garanta
uma consistência mole. O solo deve ser colocado sobre a palma de uma das mãos e
distribuído uniformemente sobre ela, de modo que não apareça uma lâmina d'água. O
teste se inicia com um movimento horizontal da mão, batendo vigorosamente a sua lateral
contra a lateral da outra mão, diversas vezes. Deve-se observar o aparecimento de uma
lâmina d'água na superfície do solo e o tempo para a ocorrência. Em seguida, a palma da
mão deve ser curvada, de forma a exercer uma leve compressão na amostra,
observando-se o que poderá ocorrer à lâmina d' água, se existir, à superfície da amostra.
O aparecimento da lâmina d água durante a fase de vibração, bem como o seu
desaparecimento durante a compressão e o tempo necessário para que isto aconteça
deve ser comparado aos dados da tabela 3.1, para a classificação do solo.


Após realizados estes testes, classifica-se o solo de modo apropriado, de acordo com os
resultados obtidos (areia siltosa, argila arenosa, etc.). Os solos orgânicos são
identificados em separado, em função de sua cor e odor característicos.
Além da identificação táctil visual do solo, todas as informações pertinentes à identificação
do mesmo, disponíveis em campo, devem ser anotadas. Deve-se informar, sempre que
possível, a eventual presença de material cimentante ou matéria orgânica, a cor do solo, o
local da coleta do solo, sua origem geológica, sua classificação genética, etc.
A distinção entre solos argilosos e siltosos, na prática da engenharia geotécnica, possui
certas dificuldades, já que ambos os solos são finos. Porém, após a identificação tátil-
visual ter sido realizada, algumas diferenças básicas entre eles, já citadas nos parágrafos
anteriores, podem ser utilizadas para distingui-los.
1- O solo é classificado como argiloso quando se apresenta bastante plástico em
presença de água, formando torrões resistentes ao secar. Já os solos siltosos quando
secos, se esfarelam com facilidade.
2- Os solos argilosos se desmancham na água mais lentamente que os solos siltosos. Os
solos siltosos, por sua vez, apresentam dilatância marcante, o que não ocorre com os
solos argilosos.
3.3. Análise Granulométrica
A análise da distribuição das dimensões dos grãos, denominada análise granulométrica,
objetiva determinar os tamanhos dos diâmetros equivalentes das partículas sólidas em
conjunto com a proporção de cada fração constituinte do solo em relação ao peso de solo
seco. A representação gráfica das medidas realizadas é denominada de curva
granulométrica. Pelo fato de o solo geralmente apresentar partículas com diâmetros
equivalentes variando em uma ampla faixa, a curva granulométrica é normalmente
apresentada em um gráfico semi-log, com o diâmetro equivalente das partículas em uma


escala logarítmica e a percentagem de partículas com diâmetro inferior à abertura da
peneira considerada (porcentagem que passa) em escala linear.
3.3.1. Ensaio de Granulometria
O ensaio de granulometria conjunta para o levantamento da curva granulométrica do solo
é realizado com base em dois procedimentos distintos: a) peneiramento - realizado para
partículas com diâmetros equivalentes superiores a 0,074mm (peneira 200) e b)
Sedimentação - procedimento válido para partículas com diâmetros equivalentes
inferiores a 0,2mm. O ensaio de peneiramento não é realizado para partículas com
diâmetros inferiores a 0,074mm pela dificuldade em se confeccionar peneiras com
aberturas de malha desta ordem de grandeza.
Embora existindo no mercado, a peneira 400 (com abertura de malha de 0,045mm) não é
regularmente utilizada no ensaio de peneiramento, por ser facilmente danificada e de
custo elevado.
O ensaio de granulometria é realizado empregando-se os seguintes equipamentos: jogo
de peneiras, balança, estufa, destorroador, quarteador, bandejas, proveta, termômetro,
densímetro, cronômetro, dispersor, defloculante, etc. A preparação das amostras de solo
se dá pelos processos de secagem ao ar, quarteamento, destorroamento (vide NBR
9941), utilizando-se quantidades de solo que variam em função de sua textura
(aproximadamente 1500g para o caso de solos grossos e 200g, para o caso de solos
finos).
A seguir são listadas algumas características dos processos normalmente empregados no
ensaio de granulometria conjunta (vide NBR 7181):
Peneiramento: utilizado para a fração grossa do solo (grãos com até 0,074mm de
diâmetro equivalente), realiza-se pela passagem do solo por peneiras padronizadas e
pesagem das quantidades retidas em cada uma delas. Retira-se 50 a 100g da quantidade
que passa na peneira de #200 e prepara-se o material para a sedimentação.
Sedimentação: os solos muito finos, com granulometria inferior a 0,074mm, são tratados
de forma diferenciada, através do ensaio de sedimentação desenvolvido por Arthur
Casagrande.
Este ensaio se baseia na Lei de Stokes, segundo a qual a velocidade de queda, V, de
uma partícula esférica, em um meio viscoso infinito, é proporcional ao quadrado do
diâmetro da partícula.


Sendo assim, as menores partículas se sedimentam mais lentamente que as partículas
maiores.
O ensaio de sedimentação é realizado medindo-se a densidade de uma suspensão de
solo em água, no decorrer do tempo. A partir da medida da densidade da solução no
tempo, calcula-se a percentagem de partículas que ainda não sedimentaram e a
velocidade de queda destas partículas (a profundidade de medida da densidade é
calculada em função da curva de calibração do densímetro). Com o uso da lei de Stokes,
pode-se inferir o diâmetro máximo das partículas ainda em suspensão, de modo que com
estes dados, a curva granulométrica é completada. A eq. 3.1 apresenta a lei de Stokes.
Deve-se notar que o diâmetro equivalente calculado empregando-se a eq. 3.1
corresponde a apenas uma aproximação, à medida em que durante a realização do
ensaio de sedimentação, as seguintes ocorrências tendem a afastá-lo das condições
ideais para as quais a lei de Stokes foi formulada.
As partículas de solo não são esféricas (muito menos as partículas dos argilo-minerais
que têm forma placóide).
A coluna líquida possui tamanho definido.
O movimento de uma partícula interfere no movimento de outra.
As paredes do recipiente influenciam no movimento de queda das partículas.
O peso específico das partículas do solo é um valor médio.
O processo de leitura (inserção e retirada do densímetro) influencia no processo de queda
das partículas.
3.3.2. Representação Gráfica do resultado do ensaio de granulometria
A representação gráfica do resultado de um ensaio de granulometria é dada pela curva
granulométrica do solo. A partir da curva granulométrica, podemos separar facilmente os
solos grossos dos solos finos, apontando a percentagem equivalente de cada fração
granulométrica que


constitui o solo (pedregulho, areia, silte e argila). Além disto, a curva granulométrica pode
fornecer informações sobre a origem geológica do solo que está sendo investigado. Por
exemplo, na fig. 3.2, a curva granulométrica a corresponde a um solo com a presença de
partículas em uma ampla faixa de variação. Assim, o solo representado por esta curva
granulométrica poderia ser um solo de origem glacial, um solo coluvionar (tálus) (ambos
de baixa seletividade) ou mesmo um solo residual jovem. Contrariamente, o solo descrito
pela curva granulométrica c foi evidentemente depositado por um agente de transporte
seletivo, tal como a água ou o vento (a curva c poderia representar um solo eólico, por
exemplo), pois possui quase que todas as partículas do mesmo diâmetro. Na curva
granulométrica b, uma faixa de diâmetros das partículas sólidas está ausente. Esta curva
poderia ser gerada, por exemplo, por variações bruscas na capacidade de transporte de
um rio em decorrência de chuvas.
De acordo com a curva granulométrica obtida, o solo pode ser classificado como bem
graduado, caso ele possua uma distribuição contínua de diâmetros equivalentes em uma
ampla faixa de tamanho de partículas (caso da curva granulométrica a) ou mal graduado,
caso ele possua uma curva granulométrica uniforme (curva granulométrica c) ou uma
curva granulométrica que apresente ausência de uma faixa de tamanhos de grãos (curva
granulométrica b).
Alguns sistemas de classificação utilizam a curva granulométrica para auxiliar na previsão
do comportamento de solos grossos. Para tanto, estes sistemas de classificação lançam
mão de alguns índices característicos da curva granulométrica, para uma avaliação de
sua uniformidade e curvatura. Os coeficientes de uniformidade e curvatura de uma
determinada curva granulométrica são obtidos a partir de alguns diâmetros equivalente
característicos do solo na curva granulométrica. São eles:
D10 - Diâmetro efetivo - Diâmetro eqüivalente da partícula para o qual temos 10% das
partículas passando (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo).
D30 e D60 - O mesmo que o diâmetro efetivo, para as percentagens de 30 e 60%,
respectivamente.


As equações 3.2 e 3.3 apresentam os coeficientes de uniformidade e curvatura de uma
dada curva granulométrica.
Coeficiente de uniformidade:
De acordo como valor do Cu obtido, a curva granulométrica pode ser classificada
conforme apresentado abaixo:
Cu < 5 → muito uniforme
5 < Cu < 15 → uniformidade média
Cu > 15 → não uniforme
Coeficiente de curvatura:
Classificação da curva granulométrica quanto ao coeficiente de curvatura
1 < Cc < 3 → solo bem graduado
Cc < 1 ou Cc > 3 → solo mal graduado


3.4. Designação segundo a NBR-6502
A NBR- 6502 apresenta algumas regras práticas para designar os solos de acordo com a
sua curva granulométrica. A tabela 3.2 ilustra o resultado de ensaios de granulometria
realizados em três solos distintos. As regras apresentadas pela NBR-6502 serão então
empregadas para classificá-los, em caráter ilustrativo.
Normas para a designação do solo segundo a NBR 6502, baseando-se na sua curva
granulométrica
Quando da ocorrência de mais de 10% de areia, silte ou argila adjetiva-se o solo com as
frações obtidas, vindo em primeiro lugar as frações com maiores percentagens.
Em caso de empate, adota-se a seguinte hierarquia: 1°) Argila; 2°) Areia e e 3°) Silte
No caso de percentagens menores do que 10% adjetiva-se o solo do seguinte modo,
independente da fração granulométrica considerada:
1 a 5% → com vestígios de
5 a 10% → com pouco
Para o caso de pedregulho com frações superiores a 10% adjetiva-se o solo do seguinte
modo:
10 a 29% → com pedregulho
> 30% → com muito pedregulho


Resultado da nomenclatura dos solos conforme os dados apresentados na tabela 3.2.
Solo 1: Argila Silto-Arenosa com pouco Pedregulho
Solo 2: Areia Silto-Argilosa com Pedregulho
Solo 3: Pedregulho Arenoso com vestígios de Silte e Pedra
3.5. Estrutura dos Solos
Denomina-se estrutura dos solos a maneira pela qual as partículas minerais de diferentes
tamanhos se arrumam para formá-lo. A estrutura de um solo possui um papel
fundamental em seu comportamento, seja em termos de resistência ao cisalhamento,
compressibilidade ou permeabilidade. Como os solos finos possuem o seu
comportamento governado por forças elétricas, enquanto os solos grossos têm na
gravidade o seu principal fator de influência, a estrutura dos solos finos ocorre em uma
diversificação e complexidade muito maior do que a estrutura dos solos grossos. De fato,
sendo a gravidade o fator principal agindo na formação da estrutura dos solos grossos, a
estrutura destes solos difere, de solo para solo, somente no que se refere ao seu grau de
compacidade. No caso dos solos finos, devido a presença das forças de superfície,
arranjos estruturais bem mais elaborados são possíveis. A fig. 3.3 ilustra algumas
estruturas típicas de solos grossos e finos.


Quando duas partículas de argila estão muito próximas, entre elas ocorrem forças de
atração e de repulsão. As forças de repulsão são devidas às cargas líqüidas negativas
que elas possuem e que ocorrem desde que as camadas duplas estejam em contato. As
forças de atração decorrem de forças de Van der Waals e de ligações secundárias que
atraem materiais adjacentes.
Da combinação das forças de atração e de repulsão entre as partículas resulta a estrutura
dos solos, que se refere à disposição das partículas na massa de solo e as forças entre
elas. Lambe (1969) identificou dois tipos básicos de estrutura do solo, denominando-os de
estrutura floculada, quando os contatos se fazem entre faces e arestas das partículas
sólidas, ainda que através da água adsorvida, e de estrutura dispersa quando as
partículas se posicionam paralelamente, face a face.
3.6. Composição Química e Mineralógica
Os solos são formados a partir da desagregação de rochas por ações físicas e químicas
do intemperismo. As propriedades química e mineralógica das partículas dos solos assim
formados irão depender fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da
região. Estas propriedades, por sua vez, irão influenciar de forma marcante o
comportamento mecânico do solo.
Os minerais são partículas sólidas inorgânicas que constituem as rochas e os solos, e que
possuem forma geométrica, composição química e estrutura própria e definidas. Eles
podem ser divididos em dois grandes grupos, a saber:
- Primários ⇒ Aqueles encontrados nos solos e que sobrevivem a transformação da
rocha (advêm portanto do intemperismo físico).
- Secundários ⇒ Os que foram formados durante a transformação da rocha em solo
(ação do intemperismo químico).
3.6.1. Solos Grossos - Areias e Pedregulhos
As partículas dos solos grossos, dentre as quais apresentam-se os pedregulhos, são
constituídas algumas vezes de agregações de minerais distintos, sendo mais comum,
entretanto, que as partículas sejam constituídas de um único mineral. Estes solos são
formados, na sua maior parte, por silicatos (90%) e apresentam também na sua
composição óxidos, carbonatos e sulfatos.


Silicatos - feldspato, quartzo, mica, serpentina
Grupos Minerais Óxidos - hematita, magnetita, limonita
Carbonatos - calcita, dolomita
Sulfatos - gesso, anidrita
O quartzo, presente na maioria das rochas, é bastante estável, e em geral resiste bem ao
processo de transformação rocha-solo. Sua composição química é simples, SiO2, as
partículas são eqüidimensionais, como cubos ou esferas e ele apresenta baixa atividade
superficial (devido ao tamanho de seus grãos). Por conta disto, o quartzo é o componente
principal na maioria dos solos grossos (areias e pedregulhos).
3.6.2 Solos Finos – Argilas
Os solos finos possuem uma estrutura mais complexa e alguns fatores, como forças de
superfície, concentração de íons, ambiente de sedimentação, etc., podem intervir no seu
comportamento. As argilas possuem uma complexa constituição química e mineralógica,
sendo formadas por sílica no estado coloidal (SiO2) e sesquióxidos metálicos (R2O3), onde
R = Al; Fe, etc.
Os feldspatos são os minerais mais atacados pela natureza, dando origem aos
argilominerais, que constituem a fração mais fina dos solos, geralmente com diâmetro
inferior a 2 µm.
Não só o reduzido tamanho, mas, principalmente, a constituição mineralógica faz com que
estas partículas tenham um comportamento extremamente diferenciado em relação ao
dos grãos de silte e areia.
O estudo da estrutura dos argilo-minerais pode ser facilitado "construindo-se" o
argilomineral a partir de unidades estruturais básicas. Este enfoque é puramente didático
e não representa necessariamente o método pelo qual o argilo-mineral é realmente
formado na natureza.
Assim, as estruturas apresentadas neste capítulo são apenas idealizações. Um cristal
típico de um argilo-mineral é uma estrutura complexa similar ao arranjo estrutural aqui
idealizado, mas contendo usualmente substituições de íons e outras modificações
estruturais que acabam por formar novos tipos de argilo-minerais. As duas unidades
estruturais básicas dos argilo-minerais são os tetraedros de silício e os octaédros de
alumínio (fig. 3.4). Os tetraedros de silício são formados por quatro átomos de oxigênio
eqüidistantes de um átomo de silício enquanto que os octaédros de alumínio são
formados por um átomo de alumínio no centro, envolvido por seis átomos de oxigênio ou


grupos de hidroxilas, OH-. A depender do modo como estas unidades estruturais estão
unidas entre si, podemos dividir os argilo-minerais em três grandes grupos.
a) GRUPO DA CAULINITA: A caulinita é formada por uma lâmina silícica e outra de
alumínio, que se superpõem indefinidamente. A união entre todas as camadas é
suficientemente firme (pontes de hidrogênio) para não permitir a penetração de moléculas
de água entre elas.
Assim, as argilas cauliníticas são as mais estáveis em presença d'água, apresentando
baixa atividade e baixo potencial de expansão.
b) MONTMORILONITA: É formada por uma unidade de alumínio entre duas silícicas,
superpondo-se indefinidamente. Neste caso a união entre as camadas de silício é fraca
(forças de Van der Walls), permitindo a penetração de moléculas de água na estrutura
com relativa facilidade. Os solos com grandes quantidades de montmorilonita tendem a
ser instáveis em presença de água. Apresentam em geral grande resistência quando
secos, perdendo quase que totalmente a sua capacidade de suporte por saturação. Sob
variações de umidade apresentam grandes variações volumétricas, retraindo-se em
processos de secagem e expandindo-se sob processos de umedecimento.
c) ILITA: Possui um arranjo estrutural semelhante ao da montmorilonita, porém os íons
não permutáveis fazem com que a união entre as camadas seja mais estável e não muito
afetada pela água. É também menos expansiva que a montmorilonita.


Como a união entre as camadas adjacentes dos argilo-minerais do tipo 1:1 (grupo da
caulinita) é bem mais forte do que aquela encontrada para os outros grupos, é de se
esperar que estes argilo-minerais resultem por alcançar tamanhos maiores do que
aqueles alcançados pelos argilo-minerais do grupo 2:1, o que ocorre na realidade:
Enquanto um mineral típico de caulinita possui dimensões em torno de 500 (espessura) x
1000 x 1000 (nm), um mineral de montmorilonita possui dimensões em torno de 3x 500 x
500 (nm).
A presença de um determinado tipo de argilo-mineral no solo pode ser identificada
utilizando-se diferentes métodos, dentre eles a análise térmica diferencial, o raio x , a
microscopia eletrônica de varredura, etc.
Superfície específica - Denomina-se de superfície específica de um solo a soma da área
de todas as partículas contidas em uma unidade de volume ou peso. A superfície
específica dos argilo-minerais é geralmente expressa em unidades como m2/m3 ou m2/g.
Quanto maior o tamanho do mineral menor a superfície específica do mesmo. Deste
modo, pode-se esperar que os argilo-minerais do grupo 2:1 possuam maior superfície
específica do que os argilo-minerais do grupo 1:1. A montmorilonita, por exemplo, possui
uma superfície específica de aproximadamente 800 m2/g, enquanto que a ilita e a caulinita
possuem superfícies específicas de aproximadamente 80 e 10 m2/g, respectivamente. A
superfície específica é uma importante propriedade dos argilominerais, na medida em que
quanto maior a superfície específica, maior vai ser o predomínio das forças elétricas (em
detrimento das forças gravitacionais), na influência sobre as propriedades do solo
(estrutura, plasticidade, coesão, etc.)
4. FASES SÓLIDO - ÁGUA - AR
O solo é constituído de uma fase fluida (água e/ ou ar) e se uma fase sólida. A fase fluida
ocupa os vazios deixados pelas partículas sólidas.
4.1. Fase Sólida
Caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e composição mineralógica dos
grãos, conforme já apresentado anteriormente.


4.2. Fase Gasosa
Fase composta geralmente pelo ar do solo em contato com a atmosfera, podendo-se
também apresentar na forma oclusa (bolhas de ar no interior da fase água). A fase
gasosa é importante em problemas de deformação de solos e é bem mais compressível
que as fases sólida e líquida.
4.3. Fase Líquida
Fase fluida composta em sua maior parte pela água, podendo conter solutos e outros
fluidos imiscíveis. Pode-se dizer que a água se apresenta de diferentes formas no solo,
sendo contudo extremamente difícil se isolar os estados em que a água se apresenta em
seu interior. A seguir são expressados os termos mais comumente utilizados para
descrever os estados da água no solo.
4.3.1. Água Livre
Preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilíbrio hidrostático ou fluir sob a ação da
gravidade ou de outros gradientes de energia.
4.3.2. Água Capilar
É a água que se encontra presa às partículas do solo por meio de forças capilares. Esta
se eleva pelos interstícios capilares formados pelas partículas sólidas, devido a ação das
tensões superficiais nos contatos ar-água-sólidos, oriundas a partir da superfície livre da
água.
4.3.3. Água Adsorvida (adesiva)
É uma película de água que adere às partículas dos solos finos devido a ação de forças
elétricas desbalanceadas na superfície dos argilo-minerais. Está submetida a grande
pressões, comportando-se como sólido na vizinhança da partícula de solo.


4.3.4. Água de Constituição
É a água presente na própria composição química das partículas sólidas. Não é retirada
utilizando-se os processos de secagem tradicionais. Ex: Montmorilonita (OH)4 Si2 Al4 O20
nH2 O.
4.3.5. Água higroscópica
Água que o solo possui quando em equilíbrio com a umidade atmosférica e a temperatura
ambiente.
5. CONSISTÊNCIA DOS SOLOS
5.1. Noções básicas
Quando tratamos com solos grossos (areias e pedregulhos com pequena quantidade ou
sem a presença de finos), o efeito da umidade nestes solos é freqüentemente
negligenciado, na medida em que a quantidade de água presente nos mesmos tem um
efeito secundário em seu comportamento. Pode se dizer, conforme aliás será visto no
capítulo de classificação dos solos, que podemos classificar os solos grossos utilizando-
se somente a sua curva granulométrica, o seu grau de compacidade e a forma de suas
partículas. Por outro lado, o comportamento dos solos finos ou coesivos irá depender de
sua composição mineralógica, da sua umidade, de sua estrutura e do seu grau de
saturação. Em particular, a umidade dos solos finos tem sido considerada como uma
importante indicação do seu comportamento desde o início da mecânica dos solos.
Um solo argiloso pode se apresentar em um estado líquido, plástico, semi-sólido ou
sólido, a depender de sua umidade. A este estado físico do solo dá-se o nome de
consistência. Os limites inferiores e superiores de valor de umidade para cada estado do
solo são denominados de limites de consistência.
No estado plástico, o solo apresenta uma propriedade denominada de plasticidade,
caracterizada pela capacidade do solo se deformar sem apresentar ruptura ou trincas e
sem variação de volume.
A manifestação desta propriedade em um solo dependerá fundamentalmente dos
seguintes fatores:


Umidade: Existe uma faixa de umidade dentro da qual o solo se comporta de maneira
plástica. Valores de umidade inferiores aos valores contidos nesta faixa farão o solo se
comportar como semi-sólido ou sólido, enquanto que para maiores valores de umidade o
solo se comportará preferencialmente como líquido.
Tipo de argilo-mineral: O tipo de argilo-mineral (sua forma, constituição mineralógica,
tamanho, superfície específica, etc.) influi na capacidade do solo de se comportar de
maneira plástica. Quanto menor o argilo-mineral (ou quanto maior sua superfície
específica), maior a plasticidade do solo. É importante salientar que o conhecimento da
plasticidade na caracterização dos solos finos é de fundamental importância.
5.2. Estados de Consistência
A depender da quantidade de água presente no solo, teremos os seguintes estados de
consistência:
Cada estado de consistência do solo se caracteriza por algumas propriedades
particulares, as quais são apresentadas a seguir. Os limites entre um estado de
consistência e outro são determinados empiricamente, sendo denominados de limite de
contração, wS, limite de plasticidade, wP e limite de liquidez, wL.
Estado Sólido - Dizemos que um solo está em um estado de consistência sólido quando
o seu volume "não varia" por variações em sua umidade.
Estado Semi - Sólido - O solo apresenta fraturas e se rompe ao ser trabalhado. O limite
de contração, wS, separa os estados de consistência sólido e semi-sólido.
Estado Plástico - Dizemos que um solo está em um estado plástico quando podemos
moldá-lo sem que o mesmo apresente fissuras ou variações volumétricas. O limite de
plasticidade, wP, separa os estados de consistência semi-sólido e plástico.
Estado Fluido - Denso (Líquido) - Quando o solo possui propriedades e aparência de
uma suspensão, não apresentando resistência ao cisalhamento. O limite de liquidez, wL,
separa os estados plástico e fluido.


Como seria de se esperar, a resistência ao cisalhamento bem como a compressibilidade
dos solos variam nos diversos estados de consistência.
5.3. Determinação dos Limites de Consistência
A delimitação entre os diversos estados de consistência é feita de forma empírica. Esta
delimitação foi inicialmente realizada por Atterberg, culminando com a padronização dos
ensaios para a determinação dos limites de consistência por Arthur Casagrande.
Conforme apresentado anteriormente, são os seguintes os limites que separam os
diversos estados de consistência do solo:
. Limite de Liquidez (wL)
. Limite de Plasticidade (wP)
. Limite de Contração (wS)
5.3.1. Limite de Liquidez
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado plástico para o estado fluido.
Determinação do limite de liquidez (wL).
A determinação do limite de liquidez do solo é realizada seguindo-se o seguinte
procedimento: 1) coloca-se na concha do aparelho de Casagrande uma pasta de solo
passando #40 e com umidade próxima de seu limite de plasticidade. 2) faz-se um sulco
na pasta com um cinzel padronizado. 3) Aplicam-se golpes à massa de solo posta na
concha do aparelho de Casagrande, girando-se uma manivela, a uma velocidade padrão
de 2 golpes por segundo. Esta manivela é solidária a um eixo, o qual por possuir um
excêntrico, faz com que a concha do aparelho de casagrande caia de uma altura padrão
de aproximadamente 1cm. 4) Conta-se o número de golpes necessário para que a
ranhura de solo se feche em uma extensão em torno de 1cm. 5) Repete-se este processo
ao menos 5 vezes, geralmente empregando-se valores de umidade crescentes. 6)
lançam-se os pontos experimentais obtidos, em termos de umidade versus log N° de
golpes. 7) ajusta-se uma reta passando por esses pontos. O limite de liquidez
corresponde à umidade para a qual foram necessários 25 golpes para fechar a ranhura de
solo. A fig. 5.1 ilustra o aparelho utilizado na determinação do limite de liquidez. A fig. 5.2
apresenta a determinação do limite de liquidez do solo (vide NBR 6459).


5.3.2. Limite de Plasticidade
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado semi-sólido para o estado
plástico.
Determinação do limite de plasticidade (wP)
A determinação do limite de plasticidade do solo é realizada seguindo-se o seguinte
procedimento: 1) prepara-se uma pasta com o solo que passa na #40, fazendo-a rolar
com a palma da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno
cilindro. 2) quando o cilindro de solo atingir o diâmetro de 3mm e apresentar fissuras,


mede-se a umidade do solo. 3) esta operação é repetida pelo menos 5 vezes, N w (%)
definido assim como limite de plasticidade o valor médio dos teores de umidade
determinados. A fig. 5.3 ilustra a realização do ensaio para determinação do limite de
plasticidade (vide NBR 7180).
5.3.3. Limite de Contração
É o valor de umidade para o qual o solo passa do estado sólido para o estado semi-
sólido.
Determinação do limite de contração (wS)
A determinação do limite de contração do solo é realizada seguindo-se o seguinte
procedimento: 1) molda-se uma amostra de solo passando na #40, na forma de pastilha,
em uma cápsula metálica com teor de umidade entre 10 e 25 golpes no aparelho de Casa
Grande. 2) seca-se a amostra à sombra e depois em estufa, pesando-a em seguida. 3)
utiliza-se um recipiente adequado (cápsula de vidro) para medir o volume do solo seco,
através do deslocamento de mercúrio provocado pelo solo quando de sua imersão no


recipiente. O limite de contração é determinado pela eq. 5.1, apresentada a seguir (vide
NBR 7183).
5.4. Índices de consistência
Uma vez conhecidos os limites de consistência de um solo, vários índices podem ser
definidos. A seguir, apresentaremos os mais utilizados.
5.4.1. Índice de Plasticidade
O índice de plasticidade (IP) corresponde a faixa de valores de umidade do solo na qual
ele se comporta de maneira plástica. É a diferença numérica entre o valor do limite de
liquidez e o limite de plasticidade.
IP = wL − wP (5.2)
O IP é uma maneira de avaliarmos a plasticidade do solo. Seria a quantidade de água
necessária a acrescentar a um solo (com uma consistência dada pelo valor de wP) para
que este passasse do estado plástico ao líquido.
Classificação do solo quanto ao seu índice de plasticidade:
IP = 0 → NÃO PLÁSTICO
1 < IP < 7 → POUCO PLÁSTICO
7 < IP < 15 → PLASTICIDADE MÉDIA
IP > 15 → MUITO PLÁSTICO


5.4.2. Índice de Consistência
É uma forma de medirmos a consistência do solo no estado em que se encontra em
campo.
É um meio de se situar a umidade do solo entre os limites de liquidez e plasticidade, com
o objetivo de utilização prática. Obtenção do estado de consistência do solo em campo
utilizando-se o IC:
IC < 0 → FLUÍDO - DENSO
0 < IC < 1 → ESTADO PLÁSTICO
IC > 1 → ESTADO SEMI - SÓLIDO OU SÓLIDO
ATIVIDADE: Conforme relatado anteriormente, a superfície das partículas dos
argilominerais possui uma carga elétrica negativa, cuja intensidade depende
principalmente das características do argilo-mineral considerado. As atividades físicas e
químicas decorrentes desta carga superficial constituem a chamada "atividade da
superfície do argilo-mineral". Dos três grupos de argilo-minerais apresentados aqui, a
montmorilonita é a mais ativa, enquanto que a caulinita é a menos ativa. Segundo
Skempton (1953) a atividade dos argilo-minerais pode ser avaliada pela eq. 5.5,
apresentada adiante.
Onde o termo %<0.002mm representa a percentagem de partículas com diâmetro inferior
a 2µ presentes no solo. Ainda segundo Skempton, os solos podem ser classificados de
acordo com a sua atividade do seguinte modo:
Solos inativos: A < 0,75
Solos medianamente ativos: 0,75 < A < 1,25
Solos ativos: A> 1,25.
A fig. 5.4 apresenta a variação do índice de plasticidade de amostras de solo
confeccionadas em laboratório em função da percentagem de argila (% < 0,002mm)


presente nos mesmos. Da eq. 5.5 percebe-se que a atividade do argilo-mineral
corresponde ao coeficiente angular das áreas hachuradas apresentadas na figura. Na fig.
5.4 estão também apresentados valores típicos de atividade para os três principais grupos
de argilo-minerais.
6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Por serem constituídos de um material de origem natural, os depósitos de solo nunca são
estritamente homogêneos. Grandes variações nas suas propriedades e em seu
comportamento são comumente observadas. Pode-se dizer contudo, que depósitos de
solo que exibem propriedades básicas similares podem ser agrupados como classes,
mediante o uso de critérios ou índices apropriados. Um sistema de classificação dos solos
deve agrupar os solos de acordo com suas propriedades intrínsecas básicas. Do ponto de
vista da engenharia, um sistema de classificação pode ser baseado no potencial de um
determinado solo para uso em bases de pavimentos, fundações, ou como material de
construção, por exemplo. Devido a natureza extremamente variável do solo, contudo, é
inevitável que em qualquer classificação ocorram casos onde é difícil se enquadrar o solo
em uma determinada e única categoria, em outras palavras, sempre vão existir casos em
que um determinado solo poderá ser classificado como pertencente a dois ou mais
grupos. Do mesmo modo, o mesmo solo pode mesmo ser colocado em grupos que
pareçam radicalmente diferentes, em diferentes sistemas de classificação.


Em vista disto, um sistema de classificação deve ser tomado como um guia preliminar
para a previsão do comportamento de engenharia do solo, a qual não pode ser realizada
utilizando-se somente sistemas de classificação. Testes para avaliação de importantes
características do solo devem sempre ser realizados, levando-se sempre em
consideração o uso do solo na obra, já que diferentes propriedades governam o
comportamento do solo a depender de sua finalidade. Assim, deve-se usar um sistema de
classificação do solo, dentre outras coisas, para se obter os dados necessários ao
direcionamento de uma investigação mais minuciosa, quer seja na engenharia,
geoquímica, geologia ou outros ramos da ciência.
Implicitamente, nos capítulos anteriores, utilizaram-se alguns sistemas de classificação
dos solos. Estes sistemas de classificação, por serem bastante simplificados, não são
capazes de fornecer, na maioria dos casos, uma resposta satisfatória do ponto de vista da
engenharia, devendo ser usados como informações adicionais aos sistemas de
classificação mais elaborados.
São eles:
a) - Classificação genética dos solos (classificação do solo segundo a sua origem) -
Classifica os solos em residuais e sedimentares, podendo apresentar subdivisões (ex.
solo residual jovem, solo sedimentar eólico, etc.);
b) - Classificação pela NBR 6502 - Conforme apresentado anteriormente, esta
classificação designa os solos de acordo com as suas frações granulométricas
preponderantes, utilizando a curva granulométrica;
c) - Classificação pela estrutura – Essa classificação consta de dois tipos fundamentais
de estruturas (agregada e isolada), que por sua vez, são subdivididas em vários outros
subtipos (floculada, dispersa, orientada, aleatória), conforme foi visto no capítulo referente
a estrutura dos solos.
Neste capítulo serão apresentados os dois sistemas de classificação dos solos mais
difundidos no meio geotécnico, a saber, o Sistema Unificado de Classificação do Solos,
SUCS (ou “Unified Soil Classification System”, USCS) e o sistema de classificação dos
solos proposto pela AASHTO (“American Association of State Highway and Transportation
Officials”).


6.1. Classificação Segundo o Sistema Unificado de Classificação dos Solos
Este sistema de classificação foi originalmente desenvolvido pelo professor A.
Casagrande (Casagrande, 1948) para uso na construção de aterros em aeroportos
durante a Segunda Guerra Mundial, sendo modificada posteriormente para uso em
barragens, fundações e outras construções. A idéia básica do Sistema Unificado de
Classificação dos solos é que os solos grossos podem ser classificados de acordo com a
sua curva granulométrica, ao passo que o comportamento de engenharia dos solos finos
está intimamente relacionado com a sua plasticidade. Em outras palavras, os solos nos
quais a fração fina não existe em quantidade suficiente para afetar o seu comportamento
são classificados de acordo com a sua curva granulométrica, enquanto que os solos nos
quais o comportamento de engenharia é controlado pelas suas frações finas (silte e
argila), são classificados de acordo com as suas características de plasticidade.
As quatro maiores divisões do Sistema Unificado de Classificação dos Solos são as
seguintes:
(1) - Solos grossos (partículas com φ > 0,075mm: pedregulho e areia),
(2) - Solos finos (partículas com φ < 0,075mm: silte e argila),
(3) - Solos orgânicos e
(4) - Turfa.
Os solos orgânicos e as turfas são geralmente identificados visualmente. Cada grupo é
classificado por um símbolo, derivado dos nomes em inglês correspondentes: Pedregulho
(G), do inglês "gravel"; Argila (C), do inglês "Clay"; Areia (S), do inglês "Sand"; Solos
orgânicos (O), de "Organic soils" e Turfa (Pt), do inglês "peat". A única exceção para esta
regra advém do grupo do silte, cuja letra representante, M, advém do Sueco "mjäla".
A) Solos Grossos
Os solos grossos são classificados como pedregulho ou areia. São classificados como
pedregulhos aqueles solos possuindo mais do que 50% de sua fração grossa retida na
peneira 4 (4,75mm) e como areias aqueles solos possuindo mais do que 50% de sua
fração grossa passando na peneira 4. Cada grupo por sua vez é dividido em quatro
subgrupos a depender de sua curva granulométrica ou da natureza da fração fina
eventualmente existente. São eles:
1) Material praticamente limpo de finos, bem graduado W, (GW e SW)
2) Material praticamente limpo de finos, mal graduado P, (GP e SP)
3) Material com quantidades apreciáveis de finos de baixa plasticidade, M, (GM e SM)


4) Material com quantidades apreciáveis de finos de alta plasticidade C, (GC ou SC)
A.1 - Grupos GW e SW
Formados por um solo bem graduado com poucos finos. Em um solo bem graduado, os
grãos menores podem ficar nos espaços vazios deixados pelos grãos maiores, de modo
que os solos bem graduados tendem a apresentar altos valores de peso específico (ou
menor quantidade de vazios) e boas características de resistência e deformabilidade. A
presença de finos nestes grupos não deve produzir efeitos apreciáveis nas propriedades
da fração grossa, nem interferir na sua capacidade de drenagem, sendo fixada como no
máximo 5% do solo, em relação ao seu peso seco. O exame da curva granulométrica dos
solos grossos se faz por meio dos coeficientes de uniformidade (Cu) e curvatura (Cc), já
apresentados anteriormente. Para que o solo seja considerado bem graduado é
necessário que seu coeficiente de uniformidade seja maior que 4, no caso de
pedregulhos, ou maior que 6, no caso de areias, e que o seu coeficiente de curvatura
esteja entre 1 e 3.
A.2 - Grupos GP e SP
Formados por solos mal graduados (curvas granulométricas uniformes ou abertas). Como
os subgrupos SW e GW, possuem no máximo 5% de partículas finas, material que passa
na peneira 200, mas suas curvas granulométricas não completam os requisitos de
graduação indicados para serem considerados como bem graduados. Dentro destes
grupos estão compreendidos as areias uniformes das dunas e os solos possuindo duas
frações granulométricas predominantes, provenientes da deposição pela água de rios em
períodos alternados de cheia/seca.
A.3 - Grupos GM e SM
São classificados como pertencentes aos subgrupos GM e SM os solos grossos nos quais
existe uma quantidade de finos suficiente para afetar as suas propriedades de
engenharia: resistência ao cisalhamento, deformabilidade e permeabilidade.
Convenciona-se a quantidade de finos necessária para que isto ocorra em 12%, embora
sabendo-se que a influência dos finos no comportamento de um solo depende não
somente da sua quantidade mas também da atividade do argilo-mineral preponderante.
Para os solos grossos possuindo mais do que 12% de finos, deve-se realizar ensaios com
vistas a determinação de seus limites de consistência wL e wP, utilizando-se para isto a
fração de solo que passa na peneira #40. Para que o solo seja classificado como GM ou


SM, a sua fração fina deve se situar abaixo da linha A da carta de plasticidade de
Casagrande (vide fig. 6.2).
A.4 - Grupos GC e SC
São classificados como GC e SC os solos grossos que atendem aos critérios
especificados no item A.3, mas cuja fração fina possui representação na carta de
plasticidade acima da linha A.
Em outras palavras, são classificados como GC e SC os solos grossos possuindo mais
que 12% de finos com comportamento predominante de argila.
OBS: Os solos grossos possuindo percentagens de finos entre 5 e 12% devem possuir
nomenclaturas duplas, como GW-GM, SP-SC, etc., atribuídas de acordo com o
especificado anteriormente. De uma forma geral, sempre que um material não se
encontra claramente dentro de um grupo, devemos utilizar símbolos duplos,
correspondentes a casos de fronteira. Ex: GW-SW (material bem graduado com menos
de 5% de finos e formado com fração de grossos com iguais proporções de pedregulho e
areia) ou GM-GC (solos grossos com mais do que 12% de finos cuja representação na
carta de plasticidade de Casagrande se situa muito próxima da linha A). A fig. 6.1
apresenta um fluxograma exibindo os passos básicos a serem seguidos na classificação
de solos grossos pelo Sistema Unificado.


B) Solos Finos
Os solos finos são classificados como argila e silte. A classificação dos solos finos é
realizada tomando-se como base apenas os limites de plasticidade e liquidez do solo,
plotados na forma da carta de plasticidade de Casagrande. Em outras palavras, o
conhecimento da curva granulométrica de solos possuindo mais do que 50% de material
passando na peneira 200 pouco ou muito pouco acrescenta acerca das expectativas
sobre suas propriedades de engenharia.
A Carta de plasticidade dos solos foi desenvolvida por A. Casagrande de modo a agrupar
os solos finos em diversos subgrupos, a depender de suas características de plasticidade.
Conforme é apresentado na fig. 6.2, a carta de plasticidade possui três divisores
principais: A linha A (de eq. IP = 0,73(wL – 20)) separa argilas (acima da linha) de siltes
(abaixo da linha), a linha B (wL = 50%) separa solos de baixa plasticidade (à esquerda da
linha) dos de alta plasticidade (à direita da linha) e a linha U (de eq. IP = 0,9(wL – 8) que é
o limite superior da classificação. Deste modo, os solos finos, que são divididos em quatro
subgrupos (CL, CH, ML e MH), são classificados de acordo com a sua posição em
relação às linhas A e B, conforme apresentado nos sub-itens seguintes.


OBS: 1) Solos cuja representação na carta de plasticidade se situe dentro da zona CL-ML devem
ter nomenclatura dupla. 2) Solos cuja representação na carta de plasticidade se situe próximo à
linha LL = 50 % devem ter nomenclatura dupla: (MH-ML ou CH-CL). 3) Solos cuja representação
na carta de plasticidade se situe próximo à linha A devem ter nomenclatura dupla: (MH-CH ou CL-
ML). 4) As argilas inorgânicas de média plasticidade possuem wL entre 30 e 50%.
B.1 - Grupos CL e CH
Os solos classificados como CL (argilas inorgânicas de baixa plasticidade) são aqueles os
quais têm a sua representação na carta de plasticidade acima da linha A e à esquerda da
linha B (conforme pode-se observar na fig. 6.2, deve-se ter também um IP > 7%). O grupo
CH (argilas inorgânicas de alta plasticidade), possuem a sua representação na carta de
plasticidade acima da linha A e à direita da linha B (wL > 50%). São exemplos deste grupo
as argilas formadas por decomposição química de cinzas vulcânicas, tais como a argila
do vale do México, com wL de até 500%.
B.2 - Grupos ML e MH
Os solos classificados como ML (siltes inorgânicos de baixa plasticidade) são aqueles os
quais têm a sua representação na carta de plasticidade abaixo da linha A e à esquerda da
linha B (conforme pode-se observar na fig. 6.2, deve-se ter também um IP < 4%). O grupo
MH (siltes inorgânicos de alta plasticidade), possuem a sua representação na carta de
plasticidade abaixo da linha A e à direita da linha B (wL > 50%).
B.3 - Grupos CL - ML
Os solos classificados como CL-ML são aqueles com representação na carta de
plasticidade acima da linha A e que tenham índice de plasticidade entre 4 e 7%. Esse
grupo recebe um nome duplo porque não apresenta característica específica de uma
determinada região.
B.4 - Grupos OL e OH
São classificados utilizando-se os mesmos critérios definidos para os subgrupos ML e
MH.
A presença de matéria orgânica é geralmente identificada visualmente e pelo seu odor
característico. Em caso de dúvida a escolha entre os símbolos OL/ML ou OH/MH pode
ser feita utilizando-se o seguinte critério: Se wLs/wLn < 0,75 então o solo é orgânico senão
é inorgânico. Os símbolos wLs e wLn correspondem a limites de liquidez determinados em

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