Mecânica dos Solos I Aulas Teórico - Práticas

Universidade de Coimbra - Laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil IFS 1/4

ÍNDICES FÍSICOS DOS SOLOS

1. Relacione:

a) O índice de vazios (e) com a porosidade (n);

b) O teor em água (w) com o índice de vazios (e), o grau de saturação (S), o peso

volúmico das partículas sólidas (s) e o peso volúmico da água ( w);

c) O peso volúmico () com o índice de vazios (e), o grau de saturação (S), o peso

volúmico das partículas sólidas (s) e o peso volúmico da água ( w);

d) O peso volúmico submerso (’) com o peso volúmico saturado ( sat) e o peso volúmico

da água ( w).

2. Prove que:

a) 11 we s

b) nsd 1

c) nwdsat

d) wd 1

3. No seu estado natural, a massa de uma amostra de areia, que ocupava um volume de

1,13*10-3

m3 (determinado pelo método da garrafa de areia), é de 2282 g. Depois de seca

a mesma amostra tem uma massa de 2009 g. Admitindo que a densidade das partículas

sólidas (determinada laboratorialmente, utilizando o picnómetro) é de 2,68, determine os

seguintes índices físicos da areia:

a) Peso volúmico (); b) Teor em água (w);

c) Índice de vazios (e);

d) Porosidade (n);

e) Grau de saturação (S);

f) Peso volúmico quando seca (d);

g) Peso volúmico quando saturada (sat);

h) Peso volúmico submerso (´).

4. Os valores limites do índice de vazios de uma areia são iguais a 0,30 (emin) e 0,96 (emax).

Sabendo que o peso volúmico das partículas sólidas (s) é igual a 26 kN/m3, calcule:

a) O valor máximo do teor em água (w);

b) O valor mínimo do peso volúmico seco (dmin), correspondente ao seu estado mais

solto;

c) O valor máximo do peso volúmico seco (dmax), correspondente ao seu estado mais

denso.

5. Uma argila mole tem as seguintes características: teor em água (w) igual a 105 %, peso

volúmico (igual a 14,5 kN/m3 e densidade das partículas sólidas (Gs) de 2,66.

Determine os valores dos restantes índices físicos.

6. A densidade das partículas sólidas (Gs) de uma argila dura vale 2,61, o seu peso

volúmico (é de 20,5 kN/m3 e o seu teor em água (w) é igual a 22 %. Calcule os

restantes índices físicos.

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7. Uma amostra de argila foi recolhida 2 m abaixo do nível de água num terreno nas

margens do rio Mondego. O seu teor em água (w) é igual a 98%. Estime,

aproximadamente, o seu índice de vazios (e) e o seu peso volúmico ().

8. O teor em água de um solo saturado é de 21%. Admitindo que o seu peso volúmico seco

(d) é de 16,5 kN/m3, determine:

a) O peso volúmico saturado (sat);

b) O índice de vazios (e);

c) A densidade das partículas sólidas (G);

d) O peso volúmico do solo () correspondente a um grau de saturação (S) de 50%.

9. As massas natural e seca de uma amostra de solo são, respetivamente, 465 g e 405,76 g.

Em laboratório determinou-se que a densidade das partículas sólidas é de 2,68.

Admitindo que o índice de vazios em estado natural tem o valor de 0,63, determine:

a) O peso volúmico do solo ();

b) O peso volúmico do solo quando seco (d);

c) O peso de água por metro cúbico de solo que é necessário adicionar para originar a sua

saturação.

10. Para a construção de um aterro dispõe-se de um volume de 3000 m3 de terra de

empréstimo. Ensaios efetuados mostraram que o peso volúmico desta terra é da ordem de

17,8 kN/m3 e que o seu teor em água é de cerca de 15,8 %. O projeto do aterro prevê que

o solo seja compactado com um teor em água de 18 %, ficando com um peso volúmico

seco de 16,8 kN/m3. Que volume de aterro é possível construir com o material disponível

e que volume de água deve ser acrescentado?

Soluções dos problemas propostos

1. a)n

ne

1

c)e

eSws

1

b)s

w eSw

d) wsat'

3. a) = 20,2 kN/m3 b) w = 14% c) e = 0,51

d) n = 34% e) S = 72% f) d = 17,8 kN/m3

g) sat = 21,2 kN/m3 e)’ = 11,2 kN/m

3

4. a) wmax = 36,9 % b) dmin = 13,3 kN/m3

c) dmax = 20,0 kN/m3

5.

3

d

3 3

sat

e 2,76 ; n 73% ; S 100% ; 7,1 kN / m ;

14,5 kN / m ; ' 4,5 kN / m

6.

3

d

3 3

sat

e 0,55 ; n 36% ; S 100% ; 16,8 kN / m ;

20,5 kN / m ; ' 10,5 kN / m

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7. e = 2,65 = 14,7 kN/m3 (admitindo G = 2,7)

8. a) sat = 20 kN/m3 b) e = 0,53 c) Gs = 2,52 d) = 18,2 kN/m

3

9. a) = 18,8 kN/m3 b) d = 16,4 kN/m

3 c) Ww = 1,46 kN/m

3

10. Vaterro = 2745 m3 Vágua = 101,4 m

3

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ANEXO

1. O solo enquanto material polifásico

Representação do solo num estado natural

Representação esquemática do solo

2. Principais índices físicos dos solos

Grandeza

Designação

Tipo de

Relação

Definição

Unidades

(S.I.)

Observações

Índice de vazios e Volumes

s

v

VV

Adimensional

Porosidade n ”

VVv ” Expressa em %

Grau de saturação S ”

v

w

VV

” Expresso em %

Teor em

Água w Pesos

s

w

WW

” ”

Peso volúmico do

solo Pesos/volumes V

W kN/m3 sat - solo saturado

d - solo seco

Peso volúmico das

partículas sólidas s ”

s

s

VW

” Em geral vale

25,5 a 27,5 kN/m3

Peso volúmico da

água w ”

w

w

VW

” = 9,81 kN/m

3

10 kN/m3

Peso volúmico

submerso ' ousub ”

VW s' ”

Densidade das

partículas sólidas Gs ”

w

s

Adimensional Em geral vale 2,6

a 2,8

Wg

Ww

Ws

W