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

ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS

Geote

cnia

I

Prof.: João Guilherme Rassi Almeida

Disciplina: Geotecnia 1

2

NOÇÕES DE GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA

INTRODUÇÃOImportância 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

NOÇÕES DE GEOLOGIAMineral 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

NOÇÕES DE GEOLOGIAPROPRIEDADES 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 GEOLOGIAPROPRIEDADES 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


Dureza: resistência do mineral ao risco ou abrasão

7


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 =

8

NOÇÕES DE GEOLOGIA

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


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.

11

MINERAIS SILICATOS

12

MINERAIS SILICATOS

13

MINERAIS NÃO SILICATOS

14

MINERAIS NÃO SILICATOS

Grafita

Hematita

15


16


ROCHACorpo 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


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


ROCHAS SEDIMENTARES

Formadas pelo material de intemperismo de outrasrochas, 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


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

PARTÍCULAS DO SOLOORIGEM 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

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOSFATORES QUE INFLUENCIAM:

• Material de origem (rocha ou solo)• Clima• Relevo• Biosfera• Tempo

21

• ROCHA

intemperismo

• Solo Jovem (residual)

+ intemperismo

• Solo maduro

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOSSolo 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

Geote

cnia

I

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

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOSMaterial de origemRochas 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

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOS

25

Evolução do solo:

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOS

26

Camadas de solo, região tropical:

Geote

cnia

I

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.

Geote

cnia

I

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:

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

# n° 200 = 0,075mm a mais fina usada em laboratório.

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOS

29


Nomenclatura mais comum:

Pedregulho→ Areia→ Silte→ Argila

Geote

cnia

I

ORIGEM DOS SOLOS

30


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:

Geote

cnia

I

Partículas de solos

Vazios

- Água (Solo Saturado)

- Água + Ar (Solo Não Saturado)

ORIGEM DOS SOLOS

31

Sistema solo-água-ar

Geote

cnia

I

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.

Geote

cnia

I

- +

- -

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 granulométricaEstudo 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.

Geote

cnia

I


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.

Geote

cnia

I


35

Geote

cnia

I

•Granulometria contínua: solo bem graduado•Granulometria descontínua: solo mal graduado•Granulometria uniforme: solo uniforme


36

Geote

cnia

I

Parâmetros definidos a partir da curva Granulométrica

Diâmetro efetivo – D10 → diâmetro tal que o peso correspondentea partículas menores que este é 10% do peso total da amostraCoeficiente de uniformidade – Cu → informa a graduaçãoCu<5 – solo uniforme5<Cu<15 – solo medianamente uniformeCu > 15 – solo desuniforme Coeficiente de curvatura – Cc → permite identificardescontinuidades da curvaCc= 1 a 3 – solo bem graduado

10

60

D

DCu

1060

230

.DD

DCc


37

Geote

cnia

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 Cu e Cc;d) Identificação preliminar do solo.


38

Geote

cnia

I

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


39

Geote

cnia

I

Limites de AtterbergSão 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.

pL wwIP


40

Geote

cnia

I

Limites de Liquidez

wL : teor de umidade do solo com o qual uma ranhura requer25 golpes para fechar, numa concha.

1

10

100

34 36 38 40 42 44Teor de Umidade (%)

Nú

me

ro d

e G

olp

es

25


41

Geote

cnia

I

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

0 Não plástico

1-5 Ligeiramente plástico

5-10 Plasticidade baixa

10-20 Plasticidade média

20-40 Plasticidade alta

>40 Plasticidade muito alta


42

Geote

cnia

I

Atividade das argilas• Identificar o potencial de expansão de solos argilosos;• Pequenos teores de argila e elevados índices de consistênciaindicam que a argila é muito ativa;• Depende dos argilominerais presentes no solo;

)02,0(arg mmilafração

IPIA

Atividade Descrição

0,75 a 1,25 Normal

Menor que 0,75 Inativa

Maior que 1,25 Ativa


43

Geote

cnia

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 (%) 41,6 38,9 36,6 34,4

Golpes 11 21 30 42

Umidade (%) 21,0 21,7 20,4 21,3 20,5 20,4

Limite de liquidez

Limite de plasticidade

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

Documents

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