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ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS Geotecnia I Prof.: João Guilherme Rassi Almeida Disciplina: Geotecnia 1.

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1 ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS Geotecnia I Prof.: João Guilherme Rassi Almeida Disciplina: Geotecnia 1

2 2 NOÇÕES DE GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA INTRODUÇÃO Importância do conhecimento básico de Geologia em Engenharia: – Perfis rochosos ou compostos (rocha e solo) – Os solos têm origem na decomposição das rochas e podem preservar características mineralógicas e físicas

3 3 NOÇÕES DE GEOLOGIA Mineral Substância inorgânica e homogênea que ocorre naturalmente, com uma combinação química (um ou mais elementos químicos) definida e com uma estrutura atômica ordenada (Cristalina ou Amorfa) Cristalizam-se a partir de líquidos magmáticos; pela recristalização em estado sólido; ou como produto de reações químicas entre sólidos e líquidos.

4 4 NOÇÕES DE GEOLOGIA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS Brilho: reflexão da luz incidente da superfície de fratura recente do mineral Cor: composição química ou impurezas contidas no mineral Traço: cor do pó mineral quando este risca uma superfície áspera e porcelana branca dura

5 5 NOÇÕES DE GEOLOGIA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS Clivagem: superfície de fratura plana, paralela a uma face real ou possível do cristal Fratura: superfície de quebra do mineral, independente do plano de clivagem

6 6 NOÇÕES DE GEOLOGIA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS Dureza: resistência do mineral ao risco ou abrasão

7 7 NOÇÕES DE GEOLOGIA PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS Tenacidade: resistência que o mineral oferece à flexão ao esmagamento (flexíveis ou quebradiços) Magnetismo: contêm o elemento Fe (repelidos ou atraídos pelo imã Peso Específico: peso do mineral em relação ao peso de igual volume de água

8 8 NOÇÕES DE GEOLOGIA

9 9 PRINCIPAIS MINERAIS FORMADORES DE ROCHA FATORES DE IMPORTÂNCIA: Pressão Temperatura Disponibilidade do mineral químico Crosta Terrestre 99 % constitui-se de 10 elementos: Oxigênio (46,6%) Silício (28,2%) Alumínio (8,2%) Ferro (5,6%) Calcio (4,2%) Outros (Na; K; Mg; Ti; P) Silicatos

10 10 NOÇÕES DE GEOLOGIA PRINCIPAIS MINERAIS FORMADORES DE ROCHA MINERAIS SILICATOS: apresentam o íon Si -4 situado entre quatro íons de O -2 compondo um arranjo tetraédrico (SiO 4 ) -4 ; Al +3, Fe +3 e Mg +2 podem substituir parcialmente o Si. MINERAIS NÃO SILICATOS: grupos de elementos nativos, sulfetos, óxidos e hidróxidos, carbonatos, haloides e sulfatos.

11 11 MINERAIS SILICATOS

12 12 MINERAIS SILICATOS

13 13 MINERAIS NÃO SILICATOS

14 14 MINERAIS NÃO SILICATOS Grafita Hematita

15 15 NOÇÕES DE GEOLOGIA

16 16 NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHA Corpo sólido natural, resultante de um processo geológico, formado por agregados de um ou mais minerais, arranjados segundo as condições de temperatura e pressão. CLASSIFICAÇÃO GERAL Ígneas Sedimentares Metamórficas

17 17 NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHAS ÍGNEAS Devido ao resfriamento e consolidação do MAGMA Rochas intrusivas ou plutônicas formadas em profundidade no interior da crosta terrestre Rochas extrusivas ou vulcânicas formadas na superfície terrestre devido o extravasamento de lava por condutos vulcânicos Composição da Lava Oxigenio e Silicio são os elementos mais abundantes ROCHAS ÍGNEAS Alta resistência mecânica

18 18 NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHAS SEDIMENTARES Formadas pelo material de intemperismo de outras rochas, sujeito a processos de transporte, deposição e consolidação. ROCHAS SEDIMENTARES Baixa resistência mecânica Rochas Calcárias e dolomíticas :Uteis na indústria cimenteira, da cal, vidreira, siderúrgica, de tintas, britas e agregados para concreto.

19 19 NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHAS METAMÓRFICAS Originadas do metamorfismo de rochas pré-existentes ROCHAS METAMÓRFICAS Utilizadas como revestimento de pisos. Ex.: Mármore Agentes do Metamorfismo calor pressões fluídos Caracteres metamórficos Deformação dos minerais Achatamento dos minerais Orientação dos minerais Dobramento das bandas com orientação dos minerais Recristalização de minerais Resistência mecânica > rochas sedimentares < rochas ígneas

20 PARTÍCULAS DO SOLO ORIGEM DO SOLO: todos os solos se originam da decomposição das rochas que constituíam inicialmente a crosta terrestre. Agentes físicos Agentes químicos T provoca trincas, o congelamento exerce elevadas tensões, fragmentando blocos. Fauna e flora provoca ataques químicos; hidratação, hidrólise, oxidação, lixiviação. Esses processos são mais atuantes em climas quentes do que frios, levando a formação de solos com diferentes partículas e composições químicas. As características dos solos dependem da rocha que lhe deu origem. 20 Geotecnia I

21 ORIGEM DOS SOLOS FATORES QUE INFLUENCIAM: Material de origem (rocha ou solo) Clima Relevo Biosfera Tempo 21 ROCHA intemperismo Solo Jovem (residual ) + intemperismo Solo maduro Geotecnia I

22 ORIGEM DOS SOLOS Solo Jovem (solo residual): é um solo que ainda contém características da rocha que lhe deu origem, é pouco intemperizado e encontram-se no local onde foram formados. solo residual maduro: é um solo superficial e que perdeu a estrutura original da rocha mãe e tornou-se relativamente homogêneo; solo saprolítico: solo que mantém a estrutura original da rocha mãe, inclusive veios intrusives, fissuras e xistosidade, mas perdeu a consistência de rocha, solo residual jovem. rocha alterada: horizonte em que a alteração progrediu ao longo de fraturas, deixando intactos grandes blocos de rochas. Solos transportados: são aqueles que foram levados por algum agente de transporte. solos coluvionares: são formados por ação da gravidade. 22 Geotecnia I

23 ORIGEM DOS SOLOS solos aluvionares: são resultantes do carreamento pela água; solos eólicos: são solos transportados pelo vento; drifs: solos transportados por geleiras. Solos orgânicos Solos lateríticos: apresentam elevada concentração de ferro e alumínio, ficando assim avermelhados. Quando compactados possuem alta capacidade de suporte. Fatores que influenciam a formação dos solos: Material de origem (rocha ou solo) Clima Relevo 23 Biosfera Tempo Geotecnia I

24 ORIGEM DOS SOLOS Material de origem Rochas basálticas dão origem a solos de textura argilosa; Solos derivados de arenito são arenosos; Material rico em quartzo, conferem ao solo cor clara. 24 quartzobasalto arenitogranito Geotecnia I

25 ORIGEM DOS SOLOS 25 Evolução do solo : Geotecnia I

26 ORIGEM DOS SOLOS 26 Camadas de solo, região tropical : Geotecnia I

27 ORIGEM DOS SOLOS 27 Constituição mineralógica dos solos: os minerais encontrados nos solos são basicamente os mesmos da rocha matriz. Os argilos minerais são os que dão um comportamento diferencial aos solos. Caulinita x Montimorilonita C : ligadas por pontes de hidrogênio (1:1), argilo mineral altamente resistente e estável. Altamente intemperizado. M : ligada por cátions Ca +2 e Na + (2:1), ligações fracas, pouco resistentes, área pouco intemperizadas. Geotecnia I

28 ORIGEM DOS SOLOS 28 Tamanho e forma das partículas: Segundo a ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas e Souza Pinto pode-se adotar as faixas de tamanho de grãos: FRAÇÃOLIMITES (ABNT)LIMITES (Sousa Pinto) Matacãode 20 cm a 1 mde 25 cm a 1 m Pedrade 60 mm a 20 cmde 76 mm a 25 cm Pedregulhode 2,0 mm a 60 mmde 4,8 mm a 76 mm Areia grossade 0,60 mm a 2,0 mmde 2,0 mm a 4,8 mm Areia médiade 0,20 mm a 0,60 mmde 0,42 mm a 2,0 mm Areia finade 0,06 mm a 0,20 mmde 0,05 mm a 0,42 mm Silte0,002 mm a 0,06 mm0,005 mm a 0,05 mm Argilainferior a 0,002 mminferior a 0,005 mm # n° 200 = 0,075mm a mais fina usada em laboratório. Geotecnia I

29 ORIGEM DOS SOLOS 29 Tamanho e forma das partículas: Nomenclatura mais comum: Pedregulho Areia Silte Argila Geotecnia I

30 ORIGEM DOS SOLOS 30 Tamanho e forma das partículas: Arredondadas: predominam em pedregulhos, grão de areia e siltes; Lamelares: predominam em argilas e mica; Fibrilares: caract. de solos altamente orgânicos (Turfas). Sistema solo-água-ar: Geotecnia I Partículas de solos Vazios - Água (Solo Saturado) - Água + Ar (Solo Não Saturado)

31 ORIGEM DOS SOLOS 31 Sistema solo-água-ar Geotecnia I

32 ORIGEM DOS SOLOS 32 Sistema solo-água-ar Da combinação das forças de atração e repulsão entre as partículas resulta a estrutura dos solos, que se refere à disposição das partículas na massa de solo e às forças entre elas. Há dois tipos básicos de estrutura: estrutura floculada: quando os contatos se fazem entre face-aresta estrutura dispersa: quando as partículas se posicionam paralelamente, face-face. Geotecnia I - + -

33 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 33 A identificação dos solos por meio das partículas que constituem os solos, são empregados dois tipos de ensaios: análise granulométrica e os índices de consistência. Análise granulométrica Estudo das distribuição do tamanho dos grãos constituída em duas fases: peneiramento= para partículas superiores a 0,075mm; sedimentação=para partículas menores que 0,075mm, Lei de Stokes. Geotecnia I

34 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 34 O peso do material que passa em cada peneira, referido ao peso seco da amostra, é considerado como a porcentagem que passa, e representado graficamente em função da abertura da peneira, em log. Geotecnia I

35 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 35 Geotecnia I Granulometria contínua: solo bem graduado Granulometria descontínua: solo mal graduado Granulometria uniforme: solo uniforme

36 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 36 Geotecnia I Parâmetros definidos a partir da curva Granulométrica Diâmetro efetivo – D 10 diâmetro tal que o peso correspondente a partículas menores que este é 10% do peso total da amostra Coeficiente de uniformidade – Cu informa a graduação Cu<5 – solo uniforme 5 15 – solo desuniforme Coeficiente de curvatura – Cc permite identificar descontinuidades da curva Cc= 1 a 3 – solo bem graduado

37 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 37 Geotecnia I Nomenclatura dos solos em função da granulometria Fração dominante + subdominante (simples ou composta com sufixo oso ou osa Ex: argila siltosa, areia silto-argilosa, silte arenoso,... Exercício 1: Com os dados apresentados a seguir, determine: a) A curva granulométrica; b) As porcentagens de pedregulho, areia, silte e argila conforme a ABNT; c) Os valores de C u e C c ; d) Identificação preliminar do solo.

38 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 38 Geotecnia I Abertura (mm)Massa retida (g) 4,750,0 2,0021,6 0,85049,5 0,425102,6 0,25089,1 0,12595,6 0,07560,4 Fundo31,2

39 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 39 Geotecnia I Limites de Atterberg São teores de umidades limite entre os estados de consistência. Baseiam-se na constatação de que um solo argiloso ocorre com Aspectos bem distinto conforme o teor de umidade.

40 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 40 Geotecnia I Limites de Liquidez w L : teor de umidade do solo com o qual uma ranhura requer 25 golpes para fechar, numa concha. 25

41 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 41 Geotecnia I Limites de Plasticidade w P : menor teor de umidade com o qual se consegue moldar um cilindro com 3mm de diâmetro, rolando-se com a palma da mão. IP (%)Descrição 0Não plástico 1-5Ligeiramente plástico 5-10Plasticidade baixa 10-20Plasticidade média 20-40Plasticidade alta >40Plasticidade muito alta

42 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 42 Geotecnia I Atividade das argilas Identificar o potencial de expansão de solos argilosos; Pequenos teores de argila e elevados índices de consistência indicam que a argila é muito ativa; Depende dos argilominerais presentes no solo; AtividadeDescrição 0,75 a 1,25Normal Menor que 0,75Inativa Maior que 1,25Ativa

43 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS 43 Geotecnia I Exercício 2. Com os dados apresentados a seguir, determine: a) Limite de liquidez b) Limite de plasticidade c) Índice de plasticidade d) Atividade, considerando que o solo tem 54,3% de argila. Umidade (%)41,638,936,634,4 Golpes Umidade (%)21,021,720,421,320,520,4 Limite de liquidez Limite de plasticidade


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