ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS

Apresentação em tema: "ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS"— Transcrição da apresentação:

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

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 - PERFIL DO SOLO  Ex.: Fundação apoiada no solo ou na rocha

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. MINERAL ≠ MINÉRIO (POSSUI VALOR ECONÔMICO / CONJUNTO DE 1 OU MAIS MINERAIS) AMORFO  sem forma definida

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

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 Peso específico = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑛𝑜 𝑎𝑟 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑛𝑜 𝑎𝑟 −𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑚𝑖𝑛𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑖𝑚𝑒𝑟𝑠𝑜 𝑒𝑚 á𝑔𝑢𝑎

8 NOÇÕES DE GEOLOGIA - GRANITO  Principais constituintes das rochas ígneas

9 PRINCIPAIS MINERAIS FORMADORES DE ROCHA
NOÇÕES DE GEOLOGIA 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 - SILICATOS  Elementos mais comuns nas rochas

10 PRINCIPAIS MINERAIS FORMADORES DE ROCHA
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 (SiO4)-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. SILICATOS  Elementos mais comuns nas rochas ELEMENTOS NATIVOS  qualquer elemento na sua forma simples (não-combinada). Ex.: Grafita (composta somente por Carbono)

11 MINERAIS SILICATOS

12 MINERAIS SILICATOS

13 MINERAIS NÃO SILICATOS

14 MINERAIS NÃO SILICATOS
Grafita Hematita

15 NOÇÕES DE GEOLOGIA PETROLOGIA  Parte da Geologia que estuda as rochas. BAIXO GRAU  Baixa temperatura e pressão. ALTO GRAU  Alta temperatura e pressão

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 O Carvão mineral também é considerado uma rocha  formação a partir de materia orgânica DIAGÊNESE  Litificação (transformação dos fragmentos em rocha)

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 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. DIAGÊNESE  Litificação (transformação dos fragmentos em rocha)

19 NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHAS METAMÓRFICAS
Originadas do metamorfismo de rochas pré-existentes 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 ROCHAS METAMÓRFICAS  Utilizadas como revestimento de pisos. Ex.: Mármore

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. Geotecnia I

21 ORIGEM DOS SOLOS FATORES QUE INFLUENCIAM:
Material de origem (rocha ou solo) Clima Relevo Biosfera Tempo 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. 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 Geotecnia I Biosfera Tempo

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. Geotecnia I granito arenito basalto quartzo

25 ORIGEM DOS SOLOS Evolução do solo: Geotecnia I

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

27 ORIGEM DOS SOLOS 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 Geotecnia I 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.

28 ORIGEM DOS SOLOS 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: FRAÇÃO LIMITES (ABNT) LIMITES (Sousa Pinto) Matacão de 20 cm a 1 m de 25 cm a 1 m Pedra de 60 mm a 20 cm de 76 mm a 25 cm Pedregulho de 2,0 mm a 60 mm de 4,8 mm a 76 mm Areia grossa de 0,60 mm a 2,0 mm de 2,0 mm a 4,8 mm Areia média de 0,20 mm a 0,60 mm de 0,42 mm a 2,0 mm Areia fina de 0,06 mm a 0,20 mm de 0,05 mm a 0,42 mm Silte 0,002 mm a 0,06 mm 0,005 mm a 0,05 mm Argila inferior a 0,002 mm inferior a 0,005 mm Geotecnia I # n° 200 = 0,075mm a mais fina usada em laboratório.

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

30 ORIGEM DOS SOLOS Tamanho e forma das partículas: Sistema solo-água-ar:
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 - Água (Solo Saturado) Vazios - Água + Ar (Solo Não Saturado)

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

32 ORIGEM DOS SOLOS 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
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
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
Granulometria contínua: solo bem graduado Granulometria descontínua: solo mal graduado Granulometria uniforme: solo uniforme Geotecnia I

36 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
Parâmetros definidos a partir da curva Granulométrica Diâmetro efetivo – D10 → 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<Cu<15 – solo medianamente uniforme Cu > 15 – solo desuniforme Coeficiente de curvatura – Cc → permite identificar descontinuidades da curva Cc= 1 a 3 – solo bem graduado Geotecnia I

37 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
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 Cu e Cc; d) Identificação preliminar do solo. Geotecnia I

38 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
Abertura (mm) Massa retida (g) 4,75 0,0 2,00 21,6 0,850 49,5 0,425 102,6 0,250 89,1 0,125 95,6 0,075 60,4 Fundo 31,2 Geotecnia I

39 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
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. Geotecnia I

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

41 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
Limites de Plasticidade wP : 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 Não plástico 1-5 Ligeiramente plástico 5-10 Plasticidade baixa 10-20 Plasticidade média 20-40 Plasticidade alta >40 Plasticidade muito alta Geotecnia I

42 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
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; Geotecnia I Atividade Descrição 0,75 a 1,25 Normal Menor que 0,75 Inativa Maior que 1,25 Ativa

43 INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS
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. Geotecnia I Limite de liquidez Umidade (%) 41,6 38,9 36,6 34,4 Golpes 11 21 30 42 Limite de plasticidade Umidade (%) 21,0 21,7 20,4 21,3 20,5