Solos Nao Saturados No Contexto Geotecnico 2015-Bookmarks

7/25/2019 Solos Nao Saturados No Contexto Geotecnico 2015-Bookmarks

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Solos no saturadosno contexto geotcnicoSolos no saturadosno contexto geotcnico


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OrganizadoresJos Camapum de Carvalho graduado em

Engenharia Civil pela Universidade de Braslia

UnB e em Administrao e Direito pelo Centro

Universitrio de Braslia UniCEUB. mestre

em Engenharia Civil pela Universidade Federal

da Paraba UFPB e doutor pelo Instituto Naci-

onal de Cincias Aplicadas INSA de Toulouse,

Frana. Fez ps-doutorado na Universidade

Laval, Quebec, Canad, e participou de curso de

treinamento no Japo sob coordenao da Agn-

cia de Cooperao Internacional do Japo JICA. Professor Titular da Universidade de

Braslia, onde leciona nos Cursos de Graduao

em Engenharia Civil e Engenharia Ambiental e

no Programa de Ps-Graduao em Geotecnia. pesquisador vinculado ao Instituto Geotcni-

co de Reabilitao do Sistema Encosta-Plancie -

REAGEO. Atua em linhas de pesquisa voltadas

para estudos de solos tropicais, solos no satura-dos, meio ambiente, obras de terra, fundaes e

pavimentao. Foi presidente, por duas gestes,

do Ncleo Centro-Oeste da Associao Brasilei-

ra de Mecnica dos Solos ABMS e Coordena-

dor do Programa de Ps-Graduao em Geotec-

nia da Universidade de Braslia.

Gilson de Farias Neves Gitirana Junior gra-

duado em Engenharia Civil pela Universidade

Federal do Amazonas UFAM. mestre em

Geotecnia pela Universidade de Braslia UnB edoutor pela Universidade de Saskatchewan,

Saskatoon, Canad. Fez ps-doutorado, tam-

bm, na Universidade de Saskatchewan. Pro-

fessor Adjunto da Universidade Federal deGois, onde leciona no Curso de Graduao em

Engenharia Civil e no Programa de Ps-

Graduao em Geotecnia, Estruturas e Constru-

o Civil. Atua em linhas de pesquisa voltadaspara estudos de solos no saturados, barragens e

mtodos numricos. Foi presidente da Comis-

so Tcnica de Solos No Saturados da Associa-

o Brasileira de Mecnica dos Solos ABMS.


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Patrocnio

O livro Solos no saturados no contexto geotcnico contou, emsua primeira edio, com o patrocnio das empresas:

Inova energy

EMBRE Engenharia Geotcnica Engesol Fundaes e Contenes

SCCAP Engenharia

Maccaferri

Maiores informaes sobre as referidas empresas constam das pgi-nas 761 a 763 deste livro.


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Solos no saturados

no contexto geotcnico


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So Paulo, 2015Associao Brasileira de Mecnica dos Solos e

Engenharia Geotcnica (ABMS)

O

Jos Camapum de Carvalho

Gilson de Farias Neves Gitirana JuniorSandro Lemos Machado

Mrcia Maria dos Anjos MascarenhaFrancisco Chagas da Silva Filho

Solos no saturados

no contexto geotcnico

Comit de Solos No SaturadosComisso Tcnica para a Educao


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CAPA

Jos Camapum de CarvalhoGilson de Farias Neves Gitirana JuniorSandro Lemos MachadoMrcia Maria dos Anjos MascarenhaFrancisco Chagas da Silva Filho

REVISORogria Loureno dos SantosSilvana Schwab do Nascimento

EDITORAO ELETRNICAFernando Manoel das Neves

ASSOCIAO BRASILEIRA

DE MECNICA DOS SOLOS EENGENHARIA GEOTCNICA

Av. Queiroz Filho, 1700Torre A - Sala 106

So Paulo SP - BrasilCEP: 05319-000

Telefone:(11) 3833-0023

email: [email protected]: www.abms.com.br

S689 Solos no saturados no contexto geotcnico / Jos Camapum deCarvalho ... [et.al.] orgs.. So Paulo : Associao Brasileira de

Mecnica dos Solos e Engenharia Geotcnica, 2015. xxxvi, 759 p.: il.; 22 cm.

Inclui bibliografia.

ISBN 9788567950037

1. Solos tropicais. 2. Suco Capilaridade. 3. Propriedades dossolos. 4. Comportamento hidromecnico. I. Camapum de Carva-lho, Jos. II. Gitirana Junior, Gilson de Farias Neves. III. Machado,

Sandro Lemos. IV. Mascarenha, Mrcia Maria dos Anjos. V. SilvaFilho, Francisco Chagas da. VI. Comit dos Solos no Saturados /Comisso Tcnica para a Educao ABMS.

CDU 556.142

TODOS OS DIREITOS RESERVADOS. proibida a reproduo parcial ouintegral deste livro, por qualquer meio ou processo, sem prvia autorizaoda Associao Brasileira de Mecnica dos Solos e Engenharia Geotcnica. A

violao dos direitos autorais punvel como crime.


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Eventos Organizados pelo Comit Tcnicode Solos No Saturados

Volume 1 e 2

Volume 1 e 2


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Eventos Organizados pelo Comit Tcnicode Solos No Saturados

Volume 1 e 2

Volume 1 e 2

Volume 1 e 2


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Prefcio

Nos macios terrosos em regies tropicais, com climas ridos e semiridos, como ocaso do Brasil, a condio no saturada muito significativa, tornando inadequada a utili-zao de conceitos e teorias iniciais da Mecnica dos Solos clssica, que foram criados paraambiente saturado ou seco. Nesses macios terrosos no saturados, os fluidos nos vazios entreas partculas slidas condicionam os fenmenos relacionados ao estado no saturado e modi-ficam os comportamentos mecnico, volumtrico e hidrulico.

Diante dessa constatao, surgiu a necessidade da criao de novos conceitos e novasteorias, levando criao da Mecnica dos Solos No Saturados, que tem crescido muito,sobretudo, a partir de congressos e simpsios internacionais especficos. A divulgao des-

ses novos conceitos e dessas teorias tambm tem contado com a importante contribuio deoutras publicaes e eventos, assim como a editorao de alguns notveis livros em outraslnguas, baseados em estudos com solos, por vezes, muito distintos dos de nossa geologia.

Embora seja uma rea de estudos cientficos ainda relativamente recente no mundo,encontrou um ambiente muito frtil no Brasil, tendo rapidamente prosperado em diversasregies do pas.

Para ressaltar essa rpida evoluo do desenvolvimento da Mecnica dos Solos No Sa-turados no pas, toma-se o ano de 1991 como referncia do ponto de partida do incio da ace-lerao do crescimento da infraestrutura laboratorial e da ampliao de equipes de trabalhoe formao de novos grupos de pesquisa e estudo dos solos no saturados, por ter sido nesseano que se realizou o 1 Simpsio Brasileiro de Solos No Saturados e por estarem voltandoao pas (durante a dcada de 80 e inicio da de 90) os primeiros doutores brasileiros formadosno exterior, nessa rea, alm de contar-se com mestres e doutores formados e especializadosnesse campo, nos programas de Ps-Graduao das universidades brasileiras.

Esse crescimento frtil na rea de solos no saturados contou com o grande entusiasmodo grupo de professores, doutores e mestres especializados na rea de solos no saturados e oapoio fundamental da ABMS e das Universidades Brasileiras desde o comeo, bem como da

CAPES e do CNPq.Aps o 1 SAT (1991), realizado na UnB, em Braslia, em que houve apenas seis (6) tra-balhos (BA, DF, PE, RJ, SC, SP), um de cada dos seis estados que participaram desse primeirosimpsio, verificou-se uma acelerao crescente em quantidade e qualidade, como se notoudesde o 2 SAT (1994), realizado na UFPE, em Recife. Nesse segundo simpsio, contou-se


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com um expressivo nmero de trabalhos na rea de solos no saturados (35 artigos tcnico--cientficos, mais um segundo volume com os relatos e palestras). Da em diante, o crescimen-to do nmero de autores e de trabalhos foi crescente nos simpsios brasileiros de solos nosaturados que se seguiram: III SAT (1997), na PUC-RJ, no Rio de Janeiro; IV SAT (2001),

em Porto Alegre; V SAT (2004), na EESC-USP, em So Carlos; VI SAT (2007), na UFBA,em Salvador; VII SAT (2011), em Goinia; e VIII SAT (20015), na UFC, em Frtaleza. Mundialmente, nas ltimas dcadas, tem-se constatado grandes esforos no sentido

de se compreender o comportamento dos solos no saturados com o intuito de melhorar eaperfeioar projetos e construes nesses solos, assim como atender a necessidades de natu-reza ambiental, tais como condicionamento de fluxo de poluentes ou execuo de barreirasde conteno de resduos perigosos. Atenta a essas necessidades e considerando a ampla va-riedade de ocorrncias de solos no saturados no pas, a comunidade geotcnica brasileiraprontamente se engajou nesse esforo que, agora, culmina com a publicao deste livro, que,

indubitavelmente, representa uma grande contribuio nesse contexto.Alm da importante misso como livro de texto para atender s necessidades de forma-

o acadmica na rea de engenharia geotcnica de solos no saturados, tambm poder serutilizado como documento de consulta e referncia para projetos e obras de Engenharia Civil,assim como para estudos e obras de Engenharia Ambiental e de Engenharia Agrcola.

Ao longo de uma grande diversidade de temas includos nos vinte e seis (26) captulosdo livro de solos no saturados, uma igualmente diversidade de professores, pesquisadores eprofissionais especializados, com renome no meio Geotcnico, apresentam uma diversidadede temas de elevada complexidade, os quais, baseados em suas experincias prticas, tecno-

lgicas e analticas sobre solos no saturados da geologia brasileira, fazem a obra representarum marco importante para a literatura geotcnica brasileira e, tambm, uma contribuiocomo importante vetor para a incorporao de conceitos e tecnologias avanadas na prticada Engenharia Civil de nossas obras, projetos e estudos, preenchendo uma lacuna que difi-cultava ou no facilitava uma maior interao entre a academia e as empresas de Engenharia.

Erundino Pousada Presa


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Apresentao

No Brasil, devido s suas caractersticas climticas e ao manto de intemperismo a elas asso-ciado, o convvio com os solos no saturados em obras de engenharia antecede, em muito tempo, aeste livro e mesmo ao perodo em que se comeou a dar maior nfase ao seu estudo sistematizado.Para se conhecer a trajetria dos estudos de solos no saturados no Brasil, que, neste momento,

marcada pelo lanamento deste livro, necessrio verificar os eventos tcnico-cientficos sobre otema, organizados pela comunidade Geotcnica Nacional sob os auspcios da Associao Brasi-leira de Mecnica dos Solos e Engenharia Geotcnica ABMS que teve incio com o I Seminriosobre Solos No Saturadosocorrido em Braslia, Distrito Federal, em 1991. Os anais desses eventosesto disponveis no siteda ABMS (www.abms.com.br).

Hoje, no VIII Simpsio Brasileiro de Solos No Saturados, a ABMS tem, no mbito da Co-misso Tcnica para a Educao, presidida pelo Engenheiro Alexandre Duarte Gusmo, a grata sa-tisfao de apresentar e disponibilizar gratuitamente para todos os interessados, em seu site(www.abms.com.br), a primeira edio do livro Solos No Saturados no Contexto Geotcnico, organizadopelo Comit Tcnico de Solos No Saturados, presidido pelo Engenheiro Francisco Chagas da

Silva Filho.A ideia do livro j no recente, mas os primeiros passos efetivos para a sua organizao

foram dados quando do VII Simpsio, s vindo a materializar-se no VIII Simpsio Brasileiro deSolos No Saturados. A edio do livro foi coordenada pela Comisso Organizadora integradapor Jos Camapum de Carvalho, Gilson de Farias Neves Gitirana Junior, Sandro Lemos Machado,Mrcia Maria dos Anjos Mascarenha e Francisco Chagas da Silva Filho.

A capa, criada pela Comisso Organizadora do livro, procura simbolizar a caminhada dodesenvolvimento Geotcnico da rea dos solos saturados em direo aos solos no saturados. Alinha que separa o entendimento do solo nos dois estados muito tnue, qui imaginria.

A lombada da capa apresenta uma imagem simbolizando um primeiro contato que geral-mente estabelecemos, ainda na infncia, com o comportamento dos solos no saturados, a cons-truo de um castelo de areia.

O ttulo escolhido para o livro, Solos no saturados no contexto geotcnico, busca representaro seu amplo escopo, agregando vises de outras reas do conhecimento, permitindo o estudode fatores intervenientes no comportamento de macios no saturados, tais como a atmosfera, acobertura vegetal e a geomorfologia. De fato, no contexto deste livro, a expresso solos no sa-turados no define fronteiras nem especifica pertinncias determinada rea de conhecimento.Esperamos que o leitor perceba que se pode explorar os conhecimentos existentes nos diferentesramos da cincia, contextualizando-os e aplicando-os no domnio geotcnico, da mesma forma

que se pode extrair esses conhecimentos do livro, desvencilhando-os do contexto geotcnico, eaplic-los em outras reas do conhecimento como Geografia e Agronomia.

O livro composto por 26 captulos distribudos em aspectos fundamentais, estudos de pro-priedades e comportamentos e aplicaes em ramos da Engenharia Geotcnica e Meio Ambiente.Na fase inicial de organizao do livro, em 2010, vrios pesquisadores e profissionais responderam


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chamada ampla do Comit Tcnico de Solos No Saturados da ABMS e preencheram uma fichaindicando os captulos dos quais teriam interesse em participar. Ao se decidir, no final de 2014,por levar adiante o projeto do livro, com o objetivo de lan-lo no VIII Simpsio sobre Solos noSaturados, optou-se por partir dessa lista de intenes j existente. Definiu-se, ento, observando--se as aspiraes prioritrias de cada especialista, um coordenador para cada captulo e um cap-tulo por coordenador, de modo a abrir espao para a ampla participao da comunidade tcnica eacadmica nacional. Objetivando o envolvimento e a participao ampla de especialistas de todoo Brasil, a Comisso Organizadora do livro incentivou os coordenadores dos captulos a buscar oenvolvimento de coautores nos captulos.

Sobre o contedo do livro, cabem dois comentrios. O primeiro diz respeito ao Captulo 1,Terminologia e simbologia. A ideia inicial sobre esse captulo era a de uniformizar o mximo poss-

vel os termos e smbolos utilizados no livro. No entanto, o no cumprimento, por razes diversas,dos prazos, por boa parte dos coordenadores, impossibilitou o pleno xito desse propsito, ficandoa ideia de uniformizao para uma prxima edio do livro, no cabendo qualquer crtica aos au-

tores desse captulo. O segundo comentrio diz respeito ao ltimo captulo do livro, Consideraessobre as propriedades e comportamentos dos solos no saturados. Buscando estabelecer pontos parareflexo e consideraes sobre assuntos includos no livro ou a serem includos em edies futuras,a Comisso Organizadora decidiu finalizar o livro com um captulo de sua lavra, abordando ques-tes gerais e chamando a ateno para a necessidade no s de aprofundar os estudos sobre solosno saturados, mas tambm de desenvolver tcnicas experimentais e de anlise que facilitem o usodos conceitos de solos no saturados na prtica da engenharia.

Destaca-se que nenhum dos captulos passou por reviso de cunho tcnico por parte da Co-misso Organizadora ou da ABMS, sendo seus contedos uma virtude dos autores e pertencendo,a eles, a total e irrestrita responsabilidade sobre o inteiro teor dos textos. Todos os captulos pas-saram por reviso ortogrfica e lingustica e por diagramao, tendo, em seguida, aps cada etapa,retornado aos coordenadores para que fizessem os ajustes que admitissem pertinentes.

Esta primeira edio do livro ser disponibilizada com livre acesso no siteda ABMS, buscan-do, assim, popularizar a cincia no domnio dos solos no saturados para todos que se interessa-rem pelo tema, lembrando, como demonstrao de sua abertura e alcance, que participaram, naelaborao dos captulos, engenheiros, gelogos, gegrafos, um qumico e um bilogo.

A Comisso Organizadora e a Associao Brasileira de Mecnica dos Solos e EngenhariaGeotcnica ABMS agradecem a todos os autores dos captulos e queles que direta ou indireta-mente contriburam para o xito desta primeira edio do livro Solos no saturados no contexto

geotcnico, edio voltada para uma educao ampla e irrestrita, para um Brasil melhor e socioam-bientalmente equilibrado.

Braslia, 25 de novembro de 2015.

Jos Camapum de CarvalhoGilson de Farias Neves Gitirana Junior

Sandro Lemos MachadoMrcia Maria dos Anjos Mascarenha

Francisco Chagas da Silva FilhoC O

Andr Pacheco de AssisP A B M

S E G - ABMS


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Ana Patrcia Nunes Bandeira Engenheira Civil, DSc, Professora do Centro de Cin-cias e Tecnologia e do Programa de Ps-Graduao emDesenvolvimento Regional Sustentvel da UniversidadeFederal do Cariri.

Autoria: Captulo 21

Analice Frana Lima Amorim Engenheira Civil, DSc, Professora da Universidade Fede-ral de Pernambuco, Centro Acadmico do Agreste, N-cleo de Tecnologia.

Autoria: Captulo 1

Andr Lus Brasil Cavalcante Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deEngenharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps--Graduao em Geotecnia da Universidade de Braslia.Autoria: Captulo 19

Andrelisa Santos de Jesus Gegrafa, DSc, Professora do Instituto de Estudos Socio-ambientais da Universidade Federal de Gois.

Autoria: Captulo 5

Antnio Nunes de Miranda Engenheiro Civil, PhD, Professor da Universidade Fed-eral do Cear. Consultor independente na rea de funda-es e obras de terra.

Autoria: Captulo 23

Camila Rosa Bezerra Coelho Biloga, Doutoranda do Programa de Ps-Graduao em

Engenharia Civil (Geotecnia Ambiental) da Universida-de Federal do Rio de Janeiro. Autoria: Captulo 14

Autores do Livro


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Carlos Medeiros Silva Engenheiro Civil. DSc, Diretor Tcnico da Empresa Bra-sileira de Engenharia e Fundaes Ltda (Embre).

Autoria: Captulo 24

Cludia Valria de Lima Geloga, DSc, Professora do Instituto de Estudos Socio-ambientais e do Programa de Ps-Graduao em Geo-grafia da Universidade Federal de Gois

Autoria: Captulo 5

Claudio Fernando Mahler Engenheiro Civil, DSc, Livre Docente, Professor do Pro-grama de Engenharia Civil do Instituto Alberto LuizCoimbra, COPPE, da Universidade Federal do Rio deJaneiro.

Autoria: Captulo 21

Denise Maria Soares Gerscovich Engenheira Civil, DSc, Professora do Departamentode Estruturas e Fundaes e do Programa de Ps-Gra-duao em Engenharia Civil da Universidade do Estadodo Rio de Janeiro.

Autoria: Captulos 12 e 22

Ennio Marques Palmeira Engenheiro Civil, PhD, Professor do Departamento de

Engenharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps--Graduao em Geotecnia da Universidade de Braslia.Autoria: Captulo 20

Eurpedes do Amaral Engenheiro Civil, PhD, Professor da Pontifcia Univer- Vargas Junior sidade Catlica do Rio de Janeiro e do Departamento de

Geologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro.Autoria: Captulo 22

Fabrcio Bueno da Fonseca Gelogo, DSc, Especialista em Recursos Hdricos daCardoso Agncia Nacional de guas.

Autoria: Captulo 3

Felipe Juc Maciel Engenheiro Civil, DSc, Pesquisador do Grupo de Resdu-os Slidos da Universidade Federal de Pernambuco.

Autoria: Captulo 14

Fernando Antnio Medeiros Engenheiro Civil, PhD, Professor do Departamento deMarinho Engenharia de Estruturas e Geotcnica e do Programa de

Ps-Graduao em Recursos Minerais e Hidrogeologiada Universidade de So Paulo.



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Francisco Chagas da Silva Filho Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deEngenharia Hidrulica e Ambiental e do Programa dePs-graduao em Engenharia Civil da UniversidadeFederal do Cear.

Autoria: Capa, Apresentao e Captulos 18, 23 e 26

Franklin dos Santos Antunes Engenheiro Agrnomo, DSc, Professor da PontifciaUniversidade Catlica do Rio de Janeiro.

Autoria: Captulo 3

Gaspar Monsalve Meja Engenheiro Gelogo, PhD, Professor da Faculdade deMinas da Universidade Nacional da Colmbia em Me-delln.

Autoria: Captulo 5

Gilson de Farias Neves Gitirana Engenheiro Civil, PhD, Professor da Escola de Engenha- Junior ria Civil e Ambiental e do Programa de Ps-Graduao

em Geotecnia, Estruturas e Construo Civil, da Univer-sidade Federal de Gois.

Autoria: Capa, Apresentao e Captulos 9, 10, 13 e 26

Gislaine Cristina Luiz Gegrafa, DSc, Professora do Instituto de Estudos Socio-

ambientais e do Programa de Ps-Graduao em Geo-grafia, da Universidade Federal de Gois.

Autoria: Captulo 13

Hernn Eduardo Martnez Engenheiro Gelogo, DSc, Professor do Departamento Carvajal de Engenharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps-

-Graduao em Geotecnia da Universidade de Braslia eCatedrtico da Universidade Nacional da Colmbia em

Medelln Autoria: Captulo 5

Joo Guilherme Rassi Almeida Engenheiro Ambiental, MSc, Professor da Pontifcia Uni-versidade Catlica de Gois.

Autoria: Captulo 21

Joaquim eodoro Romo Engenheiro Civil, DSc, Professor do Programa de Ps- de Oliveira -Graduao em Engenharia Civil da Universidade Ca-

tlica de Pernambuco. Engenheiro do Laboratrio deSolos e Instrumentao da Universidade Federal de Per-nambuco.

Autoria: Captulo 7


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John Kennedy Guedes Rodrigues Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deEngenharia Civil e do Programa de Ps-graduao emEngenharia Civil e Ambiental da Universidade Federalde Campina Grande.

Autoria: Captulo 11

Jorge Augusto Pereira Ceratti Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deEngenharia Civil e do Programa de Ps-graduao emEngenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grandedo Sul.

Autoria: Captulo 25

Jorge Gabriel Zornberg Engenheiro Civil, PhD, Professor na rea de Engenharia

Geotcnica da Universidade do Texas em Austin. Autoria: Captulo 20

Jos Camapum de Carvalho Engenheiro Civil, Administrador, Advogado, DSc, Pro-fessor do Departamento de Engenharia Civil e Ambientale do Programa de Ps-Graduao em Geotecnia da Uni-versidade de Braslia.Autoria: Capa, Apresentao e Captulos 3, 5, 11, 19, 24,25 e 26

Jos Fernando Tom Juc Engenheiro Civil, DSc, Professor e Coordenador do Gru-po de Resduos Slidos/Geotecnia Ambiental da Univer-sidade Federal de Pernambuco.Autoria: Captulo 14

Jos Henrique Feitosa Pereira Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento de(in memoriam) Engenharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps-

-Graduao em Geotecnia da Universidade de Braslia.Autoria: Captulo 24

Kalinny Patrcia Vaz Lafayette Engenheira Civil, DSc, Professora do curso de Engenha-ria Civil e do Programa de Ps-Graduao em Engenha-ria Civil da Universidade de Pernambuco.

Autoria: Captulo 21

Ktia Vanessa Bicalho Engenheira Civil, PhD, Professora do Departamento de

Engenharia Civil e do Programa de Ps-Graduao emEngenharia Civil da Universidade Federal do EspritoSanto.

Autoria: Captulo 12


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Laura De Simone Borma Engenheira Civil, DSc, Pesquisadora do Centro de Cin-cia do Sistema Terrestre e docente do Programa de Ps--graduao em Cincias do Sistema Terrestre e do Pro-grama de Ps-graduao em Sensoriamento Remoto, do

Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Autoria: Captulo 13

Lda Christiane de Figueirdo Engenheira Civil, DSc, Professora da Unidade Acad- Lopes Lucena mica de Engenharia Civil e do Programa de Ps-gradu-

ao em Engenharia Civil e Ambiental da UniversidadeFederal de Campina Grande

Autoria: Captulo 25

Liedi Lgi Bariani Bernucci Engenheira Civil, DSc, Professora do Departamento deEngenharia de Transportes e Vice-Diretora da Escola Po-litcnica da Universidade de So Paulo.

Autoria: Captulo 25

Lilian Ribeiro de Rezende Engenheira Civil, DSc, Professora da Escola de Engenha-ria Civil e Ambiental e do Programa de Ps-Graduaoem Geotecnia, Estruturas e Construo Civil de Univer-sidade Federal de Gois.

Autoria: Captulo 25

Lucas Parreira de Faria Borges Engenheiro Civil, Mestrando do Programa de Ps-Gra-duao em Geotecnia da Universidade de Braslia Auto-ria: Captulo 19

Lcio Flvio de Souza Villar Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deEngenharia de Transportes e Geotecnia da Escola de En-

genharia da Universidade Federal de Minas Gerais.Autoria: Captulo 11

Mrcia Maria dos Anjos Engenheira Civil, DSc, Professora da Escola de Enge- Mascarenha nharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps-Gradua-

o em Geotecnia, Estrutura e Construo Civil da Uni-versidade Federal de Gois.


Mrcia Salamoni Batalha Engenheira Civil, Doutoranda do Programa de Engenha-ria Civil (Geotecnia Ambiental) da Universidade Federaldo Rio de Janeiro.

Autoria: Captulo 14


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Marcio de Souza Soares de Engenheiro Civil, PhD, Professor do Programa de Enge- Almeida nharia Civil da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Autoria: Captulo 16

Marcos Massao Futai Engenheiro Civil, DSc, Livre Docente, Professor do De-partamento de Engenharia de Estruturas e Geotcnica edo Programa de Ps-graduao em Engenharia Civil daUSP.

Autoria: Captulo 18

Maria Claudia Barbosa Engenheira Civil, DSc, Professora do Programa de Enge-nharia Civil da Universidade Federal do Rio de Janeiro.


Maria Cristina de Oliveira Biloga, DSc, Professora da Universidade de Braslia, Fa-culdade UnB Planaltina.

Autoria: Captulo 5

Mariana Ferreira Benessiuti Engenheira Civil, doutoranda do Programa de Ps-Gra- Motta duao em Engenharia Civil da Pontifcia Universidade

Catlica do Rio de Janeiro. Autoria: Captulo 17

Mario Guilherme Garcia Agronmo, DSc, Ps-doutorado no Programa de En- Nacinovic genharia Civil do Instituto Alberto Luiz Coimbra,

COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro.Autoria: Captulo 21

Marlon Jos de Lima Engenheiro Civil, DSc, Analista em Cincia, Tecnologiae Inovao do Conselho Nacional de Desenvolvimento

Cientfico e TecnolgicoAutoria: Captulo 20

Mauricio Martines Sales Engenheiro Civil, DSc, Professor da Escola de Engenha-ria Civil e Ambiental e do Programa de Ps-Graduaoem Geotecnia, Estruturas e Construo Civil de Univer-sidade Federal de Gois.

Autoria: Captulo 24

Michelle Matos de Souza Engenheira Civil, DSc, Pesquisadora colaboradora noPrograma de Engenharia Civil da Universidade Federaldo Rio de Janeiro.

Autoria: Captulo 14


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Miguel Angel Alfaro Soto Engenheiro Civil, PhD, Pesquisador do Laboratrio deRemediao de reas Impactadas por Hidrocarbonetos,Departamento de Geologia Aplicada da Universidade Es-tadual Paulista de Rio Claro-SP.


Newton Moreira de Souza Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deEngenharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps--Graduao em Geotecnia da Universidade de Braslia.

Autoria: Captulo 6

Orencio Monje Vilar Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deGeotecnia da Escola de Engenharia de So Carlos da Uni-

versidade de So Paulo. Autoria: Captulos 4, 15 e 24

Patrcia de Arajo Romo Geloga, DSc, Professora do Instituto de Estudos Socio-ambientais da Universidade Federal de Gois.

Autoria: Captulo 6

Paulo Cesar Burgos Engenheiro Civil, MSc, Professor da Universidade doEstado da Bahia e Pesquisador Tcnico da Universidade

Federal da Bahia, Departamento de Cincia e Tecnologiados Materiais, Laboratrio de Geotecnia.


Pedro Murrieta Santos Neto Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento de Enge-nharia Civil e Ambiental da Universidade de Braslia.

Autoria: Captulo 16

Raimundo Leidimar Bezerra Engenheiro Civil, DSc, Professor da Universidade Estad-ual da Paraba. Consultor na rea de Fundaes e Obrasde Terra.


Renato Cabral Guimares Engenheiro Civil, DSc, Gerente da Diviso de Tecnologiaem Engenharia Civil de Eletrobras Furnas e Professor daUniversidade Estadual de Gois.

Autoria: Captulo 11

Roberto Francisco de Azevedo Engenheiro Civil, PhD, Professor do Departamento deEngenharia Civil da Universidade Federal de Viosa.Autoria: Captulo 11


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Roger Augusto Rodrigues Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamentode Engenharia Civil e Ambiental e do Programa de Ps--graduao em Engenharia Civil e Ambiental da Univer-sidade Estadual Paulista "Jlio de Mesquita Filho".

Autoria: Captulo 1

Rose Mary Gondim Mendona Geloga, DSc, Professora do curso de Engenharia Ambi-ental da Universidade Federal do Tocantins.

Autoria: Captulo 3

Rubn Daro Londoo Aguirre Engenheiro Civil, Mestre em Recursos Hdricos peloPrograma de Ps-Graduao em Aproveitamento de Re-cursos Hdricos da Faculdade de Minas da Universidade

Nacional da Colmbia em Medelln. Autoria: Captulo 5

Sandro Lemos Machado Engenheiro Civil, DSc, Professor do Departamento deCincia e Tecnologia dos Materiais da Escola Politcnicada Universidade Federal da Bahia.


Silvio Romero de Melo Ferreira Engenheiro Civil, DSc, Professor dos Cursos de Gradu-

ao e Ps-graduao em Engenharia Civil das Univer-sidade Federal de Pernambuco e Universidade Catlicade Pernambuco e Professor do Curso de Graduao emEngenharia Civil da Universidade de Pernambuco.


acio Mauro Pereira de Campos Engenheiro Civil, PhD, Professor do Departamento deEngenharia Civil da Pontifcia Universidade Catlica do

Rio de Janeiro.Autoria: Captulos 17 e 22

atiana Diniz Gonalves Gegrafa, PhD, Ps-doutoranda do programa de Geoci-ncias Aplicadas do Instituto de Geocincias da Univer-sidade de Braslia.

Autoria: Captulo 6

Vanda ereza Costa Malveira Engenheira Civil, DSc, Professora da Universidade do

Vale do Acara. Autoria: Captulo 23


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Yamile Valencia Gonzlez Engenheira Civil, DSc, Professora do Departamento deEngenharia Civil e do Programa de Ps-Graduao emGeotecnia da Universidade Nacional da Colmbia Campus Medelln.

Autoria: Captulo 7

Wai Ying Yuk Gehling Engenheira Civil, PhD, Professora do Departamento deEngenharia Civil e do Programa de Ps-graduao emEngenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grandedo Sul.Autoria: Captulo 25

Washington Peres Nez Engenheiro Civil, DSc, Professor da Universidade Fede-

ral do Rio Grande do Sul.Autoria: Captulo 25

Wilson Conciani Engenheiro Civil, DSc, Professor do Instituto Federal deBraslia.


Wisley Moreira Farias Qumico, DSc, Ps-Doutorando da Empresa Brasileirade Pesquisa Agropecuria.

Autoria: Captulo 3


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Sumrio

C

Terminologia e simbologia1 INTRODUO ..................................................................................................................... 12 UNIDADES DE BASE, COMPLEMENTARES E DERIVADAS ..................................... 2 2.1 Unidades de base ............................................................................................................. 2 2.2 Unidades complementares ............................................................................................. 3 2.3 Unidades derivadas ......................................................................................................... 3 2.4 Mltiplos e submltiplos ................................................................................................ 53 TERMINOLOGIA, SIMBOLOGIA E UNIDADES EM GEOTECNIA PARA

SOLOS NO SATURADOS ................................................................................................ 6 3.1 Sinais ................................................................................................................................ 6 3.2 Geral ................................................................................................................................ 6 3.3 Propriedades fsicas do solo .......................................................................................... 7 3.3.1 ndices fsicos ......................................................................................................... 7 3.3.2 Consistncia e compacidade ................................................................................ 9 3.3.3 Granulometria ....................................................................................................... 9 3.3.4 Propriedades hidrulicas ...................................................................................... 10 3.4 Propriedades mecnicas do solo.................................................................................... 11 3.4.1 Resistncia ao cisalhamento ................................................................................. 11 3.5 Tenses e deformaes ................................................................................................... 12 3.6 Ensaios de laboratrio e campo ..................................................................................... 14 3.6.1 Ensaios de laboratrio .......................................................................................... 14 3.6.2 Ensaios de campo .................................................................................................. 17 3.7 Aplicaes Geotcnicas a Solos No Saturados ........................................................... 18 3.8 Modelagem ...................................................................................................................... 19REFERENCIAS .......................................................................................................................... 20

C

Origem e formao dos solos, perfis de intemperismo

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 21


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2 INTEMPERISMO ................................................................................................................. 22 2.1 Principais agentes ........................................................................................................... 23 2.1.1 Hidrlise ................................................................................................................. 23 2.1.2 Hidratao .............................................................................................................. 24

2.1.3 Carbonatao ......................................................................................................... 24 2.1.4 Quelao ................................................................................................................. 24 2.1.5 Oxidao ................................................................................................................ 25 2.1.6 Troca de bases ........................................................................................................ 25 2.1.7 Expanso Trmica ................................................................................................. 25 2.1.8 Expanso diferencial por alvio de tenses ......................................................... 26 2.1.9 Ao de organismos .............................................................................................. 26 2.1.10 Crescimento de cristais estranhos rocha ....................................................... 26 2.2 O intemperismo nas regies tropicais .......................................................................... 27

2.3 Velocidade de alterao .................................................................................................. 27 2.4 Evoluo pedogentica ................................................................................................... 283 MAPA DE SOLOS DO BRASIL .......................................................................................... 304 PERFIS TPICOS DE SOLOS TROPICAIS NO BRASIL ................................................. 31 4.1 Perfis tpicos no Nordeste ............................................................................................... 31 4.2 Perfis tpicos no Centro Oeste ....................................................................................... 32 4.3 Perfis tpicos no Sudeste ................................................................................................. 335 CORRELAES ENTRE COMPORTAMENTO DO SOLO E SEU PERFIL

PEDOGENTICO ................................................................................................................ 33

5.1 Solos laterticos ................................................................................................................ 33 5.2 Saprlitos .......................................................................................................................... 346 ESTUDO DE CASO .............................................................................................................. 36REFERNCIAS .......................................................................................................................... 37

C

Propriedades qumicas, mineralgicas e estruturais de solos naturais

e compactados1 INTRODUO ..................................................................................................................... 392 MINERALOGIA ................................................................................................................... 40 2.1 Minerais primrios.......................................................................................................... 41 2.1.1 Quartzo ................................................................................................................... 41 2.1.2 Feldspatos ............................................................................................................... 42 2.2 Argilominerais ................................................................................................................. 43 2.2.1 Conceitos bsicos .................................................................................................. 43

2.2.2 Grupo da caulinita ................................................................................................ 44 2.2.3 Grupo da mica ....................................................................................................... 45 2.2.4 Grupo da esmectita ............................................................................................... 46 2.2.5 Grupo da vermiculita ............................................................................................ 48 2.2.6 Grupo da clorita .................................................................................................... 49


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xxv

2.2.7 Grupo da paligorsquita e da sepiolita ................................................................. 49 2.2.8 Argilominerais interestratificados ....................................................................... 50 2.3 xidos e hidrxidos ........................................................................................................ 50 2.4 Argilas silicatadas no cristalinas .................................................................................. 52

2.5 Consideraes sobre a mineralogia dos solos .............................................................. 523 PROPRIEDADES FSICO-QUMICAS ............................................................................. 54 3.1 Parmetros ambientais Eh e pH ................................................................................. 55 3.1.1 Descrio e valores mais frequentes em solos brasileiros ................................. 55 3.1.2 Diagramas de equilbrio Eh-pH .......................................................................... 56 3.2 Superfcie Especfica ....................................................................................................... 57 3.3 Capacidade tampo ......................................................................................................... 57 3.4 Atividade fsico-qumica e soro ................................................................................. 58 3.4.1 Cargas nas partculas de solo e mecanismos de adsoro ................................ 58

3.4.2 Parmetros CTC, CTA e PCZ .............................................................................. 60 3.5 Influncia da atividade fsico-qumica sobre a estrutura dos solos ........................... 62 3.6 Estabilidade dos agregados e o comportamento do Fe ............................................... 62 4.2 CONSIDERAES SOBRE A INTERAO SOLO

GUA NOS SOLOS TROPICAIS ............................................................................. 63 4.1 Tenso capilar atuante no solo ....................................................................................... 63 4.2 Potencial solo-gua ......................................................................................................... 655 ESTRUTURA DOS SOLOS ................................................................................................. 676 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................ 71

AGRADECIMENTO ................................................................................................................. 74REFERNCIAS .......................................................................................................................... 74

C

Potenciais da gua no solo

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 79

2 CAUSAS DO FLUXO DE GUA NOS SOLOS ................................................................. 803 PRINCIPAIS POTENCIAIS DE ENERGIA PARA O CASO DO FLUXO DEGUA EM SOLOS NO SATURADOS ............................................................................ 81

3.1 Potencial matricial da gua no solo............................................................................... 84 3.1.1 Potencial capilar .................................................................................................... 85 3.1.2 Conceitos relacionados capilaridade ................................................................ 88 3.1.3 Potencial de adsoro............................................................................................ 89 3.2 Potencial osmtico .......................................................................................................... 924 POTENCIAIS IMPORTANTES PARA ESTUDO DA INTERAO

SOLO/ATMOSFERA ............................................................................................................ 94REFERNCIAS .......................................................................................................................... 96


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C

Influncia de aspectos geolgicos, hidrogeolgicos, geomorfolgicos e dacobertura vegetal no estado de saturao do solo

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 972 ASPECTOS GEOLGICOS ................................................................................................ 973 ASPECTOS HIDROGEOLGICOS ................................................................................... 100 3.1 Caracterizao das descontinuidades ........................................................................... 103 3.1.1 Nmero de descontinuidades .............................................................................. 103 3.1.2 Localizao e orientao ....................................................................................... 104 3.1.3 Espaamento e densidade ..................................................................................... 104 3.1.4 Persistncia ............................................................................................................. 105 3.1.5 Abertura ................................................................................................................. 105

3.2 Modelagem hidrogeolgica de meios fraturados ........................................................ 106 3.3 Efeito do intemperismo nos parmetros hidrulicos dos macios rochosos ........... 107 3.3.1 Efeito do intemperismo no ndice de fraturamento e vice-versa ..................... 107 3.3.2 Efeito do intemperismo no contedo de gua e na porosidade ....................... 1084 ASPECTOS GEOMORFOLGICOS ................................................................................. 110 4.1 Altitude ............................................................................................................................. 110 4.2 Declividade ...................................................................................................................... 110 4.3 Curvatura ......................................................................................................................... 111

4.4 Orientao........................................................................................................................ 1145 ASPECTOS DA COBERTURAL VEGETAL .................................................................... 115 5.1 A influncia da cobertura vegetal natural no estado no saturado dos solos ........... 115 5.2 A influncia da restaurao, florestamentos e reflorestamentos no estado

no saturado dos solos ................................................................................................... 1186 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................ 119REFERNCIAS .......................................................................................................................... 120

C Uso da cartografia geotcnica na anlise de umidade dos solos

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 1252 FATORES ASSOCIADOS VARIAO ESPAO TEMPORAL DO TEOR

DE UMIDADE DOS SOLOS ............................................................................................... 125 2.1 Fatores climticos ............................................................................................................ 126 2.2 Fatores geolgicos e pedolgicos ................................................................................... 126 2.3 Fatores associados s formas do relevo ......................................................................... 127

3 MTODOS DE INVESTIGAO E PRINCIPAIS TECNOLOGIASASSOCIADAS AO MAPEAMENTO GEOTCNICO DO TEOR DEUMIDADE DOS SOLOS ...................................................................................................... 129

3.1 Investigao do teor de umidade por meio de sensoriamento remoto ..................... 130


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xxvii

3.2 Utilizao de Sistemas de Informaes Geogrficas (SIG) na anliseespao temporal do teor de umidade ........................................................................... 133

4 REPRESENTAO CARTOGRFICA REFERENTE AO TEOR DE UMIDADEDOS SOLOS ........................................................................................................................... 135

5 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................ 139REFERNCIAS .......................................................................................................................... 140

C

Tcnicas de amostragem e preparao de amostras

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 145 1.1 Definio dos objetivos e necessidades da amostragem de solo ................................ 145

1.1.1 Objetivos da amostragem ..................................................................................... 146 1.1.2 Necessidades da amostragem de solo.................................................................. 146 1.1.3 Recomendao prtica de condies de amostragem e ensaios de

laboratrio ............................................................................................................. 147 1.2 Levantamento e avaliao de informaes j existentes do local ............................... 147 1.3 Programa de amostragem .............................................................................................. 1502 TCNICAS DE AMOSTRAGEM ....................................................................................... 151 2.1 Equipamentos de amostragem....................................................................................... 151 2.2 Amostragem de solos superficiais ................................................................................ 152 2.2.1 Coleta de amostras indeformadas e deformada ................................................. 152 2.3 Amostragem de solo de subsuperfcie .......................................................................... 154 2.3.1 Tubulares ................................................................................................................ 154 2.3.2 Outros ..................................................................................................................... 1563 PREPARAO DE AMOSTRAS E DE CORPOS DE PROVA PARA ENSAIOS ....... 156 3.1 Caraterizao fsica ......................................................................................................... 157 3.2 Caracterizao qumica .................................................................................................. 159 3.3 Caracterizao mineralgica ......................................................................................... 159

4 CARACTERIZAO MICROESTRUTURAL ................................................................ 1655 CARACTERIZAO HIDROMECNICA PREPARAO DAS AMOSTRAS PARA OS ENSAIOS HIDROMECNICOS .................................................................... 1666 CONSIDERAES FINAIS ............................................................................................... 174AGRADECIMENTOS .............................................................................................................. 175REFERNCIA ............................................................................................................................ 175

C

ndices fsicos, textura, consistncia e classificao de solos

1 INTRODUO .................................................................................................................... 1812 NDICES FSICOS ............................................................................................................... 182


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2.1 Relao entre massas....................................................................................................... 184 2.2 Relao entre volumes .................................................................................................... 185 2.3 Relao entre massa e volume........................................................................................ 1863 TEXTURA E CONSISTNCIA .......................................................................................... 187

4 CLASSIFICAO DOS SOLOs ......................................................................................... 191 4.1 Sistemas de Classificaes Tradicionais ........................................................................ 192 4.1.1 Unified Soil Classification System - U.S.C.S. ...................................................... 192 4.1.2 Transportation Research Board - T.R.B. ............................................................. 193 4.2 Sistema de Classificao Alternativa ............................................................................. 194 4.2.1 Classificao M.C.T. (Miniatura, Compactado, Tropical) ................................ 196 4.2.2 Tcnica de Adsoro de Azul de Metileno ......................................................... 1995 CONSIDERAES FINAIS ............................................................................................... 203REFERNCIAS .......................................................................................................................... 203

C

A curva de reteno de gua de materiais porosos

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 2052 CONCEITOS FUNDAMENTAIS ....................................................................................... 206 2.1 Relaes fsicas para a quantidade da gua armazenada ............................................ 206 2.2 O estado de tenses ......................................................................................................... 208 2.2.1 A presso da gua e a suco ................................................................................ 210 2.3 Capilaridade ..................................................................................................................... 2113 FORMAS DE APRESENTAO DA CURVA DE RETENO .................................... 2144 ASPECTOS FSICOS E ELETROQUMICOS E A CURVA DE RETENO .............. 218 4.1 O papel da variao de volume total ............................................................................. 219 4.2 O papel da distribuio de tamanho de poros ............................................................. 220 4.3 O papel do grau de intemperismo ................................................................................. 222 4.4 Outros fatores: histria de tenses, condio de compactao, mineralogia ........... 223

5 MODELOS DE AJUSTE PARA CURVAS DE RETENO ............................................ 2246 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................ 226REFERNCIAS .......................................................................................................................... 227

C

Instrumentao de laboratrio e campo e a medio da curva de reteno

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 231

2 AS AMOSTRAS E SUA PREPARAO ............................................................................ 232 2.1 Trajetrias de suco e tenso total lquida .................................................................. 232 2.2 Inicializao do estado de corpos de prova e formas de imposio de variaes

de umidade ...................................................................................................................... 233


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xxix

3 MTODOS DE DETERMINAO DA CURVA DE RETENO ................................ 234 3.1 Placa de suco ................................................................................................................ 235 3.1.1 Princpio de funcionamento da placa de suco ................................................ 235 3.1.2 O equipamento de placa de suco ..................................................................... 236

3.1.3 Procedimento de ensaio de placa de suco ....................................................... 237 3.2 Placa de presso ............................................................................................................... 238 3.2.1 Princpio de funcionamento da placa de presso .............................................. 238 3.2.2 O equipamento de placa de presso .................................................................... 240 3.2.3 Procedimento de ensaio de placa de presso ..................................................... 241 3.3 Mtodo do papel filtro .................................................................................................... 242 3.3.1 Princpio do mtodo do papel filtro .................................................................... 242 3.3.2 Materiais empregados para execuo da tcnica de papel filtro ...................... 243 3.3.3 Procedimento de ensaio com papel filtro ........................................................... 243

3.4 Mtodo por equilbrio de vapor .................................................................................... 245 3.4.1 Princpio do mtodo por equilbrio de vapor .................................................... 245 3.4.2 Materiais necessrios pelo mtodo do equilbrio de vapor 3.4.3 Procedimento de ensaio utilizando a tcnica de equilbrio de vapor .............. 248 3.5 Outros mtodos ............................................................................................................... 2494 INSTRUMENTAO DE CAMPO PARA MEDIO DE SUCO ........................... 249 4.1 Tensimetros.................................................................................................................... 250 4.1.1 Tensimetro de alta capacidade ........................................................................... 251 4.2 Sensor de matriz granular (GMS) ................................................................................. 252

5 CONSIDERAES FINAIS ............................................................................................... 253REFERNCIAS .......................................................................................................................... 254

C

Compactao dos solos: laboratrio e campo

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 257

2 COMPACTAO E SOLOS COMPACTADOS ................................................................ 258 2.1 Teoria da compactao ................................................................................................... 258 2.2 Interao entre partculas no processo de compactao ............................................ 259 2.3 Curva de compactao luz da teoria dos solos no saturados................................. 261 2.4 Exemplos de interferncia da compactao no comportamento dos solos .............. 2643 MTODOS DE COMPACTAO ..................................................................................... 265 3.1 Compactao em laboratrio ........................................................................................ 266 3.1.1 Compactao esttica, semiesttica e por pisoteamento .................................. 267 3.1.2 Compactao por vibrao .................................................................................. 268

3.1.3 Compactao dinmica ........................................................................................ 269 3.2 Compactao no campo ................................................................................................. 271 3.2.1 Compactao semiesttica ................................................................................... 272 3.2.2 Especificaes gerais e alguns mtodos de controle de campo ........................ 274


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4 CURVAS TPICAS DE COMPACTAO DE CAMPO E LABORATRIO ................ 2765 USO DE SOLOS COMPACTADOS .................................................................................... 278 5.1 Em aterros para barragens ............................................................................................. 278 5.1.1 Compatibilidade entre compactao de laboratrio e de campo..................... 279

5.1.2 Recomendaes gerais de projeto de aterros para barragens ........................... 281 5.2 Em pavimentos ................................................................................................................ 2906 COMENTRIOS FINAIS .................................................................................................... 293REFERNCIAS .......................................................................................................................... 293

C

Condutividade hidrulica e fluxo em solos no saturados

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 2972 LEI DE DARCY ..................................................................................................................... 298 2.1 Validade da Lei de Darcy ................................................................................................ 299 2.2 Permeabilidade Intrnseca.............................................................................................. 299 2.3 Lei de Darcy para solos no saturados .......................................................................... 3003 FUNES DE CONDUTIVIDADE HIDRULICA ....................................................... 3014 DETERMINAO DA CONDUTIVIDADE HIDRULICA ......................................... 302 4.1 Mtodos Diretos .............................................................................................................. 304 4.1.1 Ensaios de laboratrio .......................................................................................... 304 4.1.1.1 Carga Constante ....................................................................................... 304 4.1.1.2 Carga Varivel ........................................................................................... 305 4.1.2 Ensaios de campo .................................................................................................. 306 4.2 Mtodos indiretos .......................................................................................................... 3085 FLUXO DE GUA LQUIDA E VAPOR DE GUA EM SOLOS NO

SATURADOS ........................................................................................................................ 310 5.1 Princpio de conservao de massa ............................................................................... 310 5.2 Fluxo de gua lquida no solo ........................................................................................ 312

5.3 Fluxo de vapor no solo.................................................................................................... 3136 INTERAO SOLO/FLUIDO E VALORES DE PERMEABILIDADE .......................... 3147 PERMEABILIDADE RELATIVA ........................................................................................ 317REFERNCIAS .......................................................................................................................... 320

C

Interao solo-planta-atmosfera e o papel dos solos no saturados

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 3272 SUPRIMENTO E DEMANDA DE GUA IMPOSTOS PELAS CONDIESATMOSFRICAS .................................................................................................................. 328

2.1 Ciclo hidrolgico e balano de gua ............................................................................. 328 2.2 Balano de energia .......................................................................................................... 329


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2.3 Suprimento de gua na superfcie terrestre infiltrao ............................................ 332 2.4 Demanda de gua na superfcie terrestre evaporao e a formulao de

Penman (1948) .............................................................................................................3333 CAPACIDADE DO SOLO DE ARMAZENAR E TRANSPORTAR GUA ................... 335

3.1 Capacidade de armazenamento de gua ...................................................................... 337 3.2 Fluxo de gua lquida ...................................................................................................... 338 3.3 Fluxo de vapor dgua ..................................................................................................... 338 3.4 Fluxo de calor .................................................................................................................. 339 3.5 Anlise do balano de gua e calor no solo .................................................................. 340 3.6 Modelagem acoplada do fluxo de gua lquida, calor e vapor no solo

o modelo de Wilson (1990) ........................................................................................ 3404 INFLUNCIA DA VEGETAO ....................................................................................... 342 4.1 Capacidade de campo e ponto de murcha permanente .............................................. 344

4.2 Analogia com a Lei de Ohm .......................................................................................... 345 4.3 Medidas in situ versus modelagem ............................................................................... 346 4.4 A formulao de Penman-Monteith para o clculo da evapotranspirao .............. 3475. MODELAGEM DO SISTEMA SOLO-PLANTA-ATMOSFERA E OS

MODELOS SVAT .................................................................................................................. 349 5.1 Modelos de 1a, 2aou 3agerao ...................................................................................... 3506 EXEMPLO DE MONITORAMENTO DE CONDIO DO SOLO E SUA

RELAO COM AS CONDIES ATMOSFRICAS, COBERTURAVEGETAL E GEOMORFOLOGIA ..................................................................................... 352

6.1 Relao entre a umidade do solo, condies atmosfricas e cobertura vegetal ........ 353 6.2 Aspectos geomorfolgicos na variao da umidade do perfil .................................... 3567 REAS DE INTERESSE PARA APLICAO .................................................................. 357 7.1 Coberturas evapotranspirativas e barreiras capilares.................................................. 357 7.2 Resposta das florestas s mudanas climticas e mudanas no uso e cobertura

da terra ............................................................................................................................. 3588 CONCLUSES ...................................................................................................................... 360REFERNCIAS .......................................................................................................................... 360

C

Transporte de contaminantes e fluxo de gases em solos no saturados

1 Fundamentos ......................................................................................................................... 367 1.1 Contaminantes qumicos ............................................................................................... 368 1.2 Transporte de contaminantes em meios porosos saturados ....................................... 368 1.3 Reaes geoqumicas e bioqumicas e transformaes da espcie no solo ............... 370

2 CONTAMINANTES INORGNICOS .............................................................................. 372 2.1 Contaminantes inorgnicos mais frequentes ............................................................... 372 2.1.1 Sais, cidos/bases e oxidantes/redutores ............................................................. 373 2.1.2 Metais ..................................................................................................................... 374 2.1.3 Istopos e espcies radioativas ............................................................................. 374


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2.1.4 Contaminantes e atividades humanas................................................................. 375 2.2 Transporte de solutos em meio variavelmente saturado............................................. 375 2.2.1 Formulao para a condio de equilbrio fsico e qumico ............................. 375 2.2.2 Transporte de solutos na condio de no equilbrio fsico ou qumico ........ 377

2.2.3 Determinao dos parmetros de transporte na condio no saturada ....... 378 2.2.3.1 Ensaio de soro ....................................................................................... 379 2.2.3.2 Ensaio de difuso ..................................................................................... 380 2.2.3.3 Ensaio de coluna ....................................................................................... 381 2.3 Exerccios para pensar .................................................................................................... 3823 CONTAMINANTES ORGNICOS ................................................................................... 383 3.1 Contaminantes orgnicos mais frequentes .................................................................. 383 3.1.1 Hidrocarbonetos de petrleo ............................................................................... 383 3.1.2 Compostos organoclorados e organofosforados ............................................... 384

3.1.2 Compostos orgnicos nitrogenados .................................................................... 384 3.1.4 Classificao como NAPL .................................................................................... 384 3.2 Propriedades relevantes e mecanismos de transporte em subsuperfcie .................. 385 3.3 Fluxo multifsico de gua, ar e NAPL ........................................................................... 386 3.3.1 Molhabilidade e tenses interfaciais .................................................................. 389 3.3.2 Relaes constitutivas k-S-P em sistemas trifsicos .......................................... 390 3.3.3 Processos de transferncia de massa e reaes qumicas .................................. 392 3.3.4 Distribuio do NAPL no perfil de solo ............................................................. 392 3.4 Interao entre o solo e os compostos orgnicos ......................................................... 393

3.5 Exemplos de observaes experimentais ...................................................................... 393 3.6 Exerccios para pensar .................................................................................................... 3944 FLUXO DE GASES ............................................................................................................... 395 4.1 Aspectos tericos do fluxo advectivo de gases ............................................................. 395 4.2 Fluxo difusivo do gs ...................................................................................................... 397 4.3 Fatores de influncia no fluxo de gases em solos compactados ................................. 398 4.4 Modelos de previso do fluxo de gases ......................................................................... 400 4.5 Ensaios de laboratrio para determinao da permeabilidade ao ar ........................ 401

4.6 Ensaios de campo para a avaliao de fluxo de gases em aterros sanitrios ............. 4035 COMENTRIOS FINAIS .................................................................................................... 407REFERNCIAS .......................................................................................................................... 408

C

Solos colapsveis e expansivos

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 415

2 SOLOS COLAPSVEIS ......................................................................................................... 417 2.1 Critrios de identificao ............................................................................................... 417 2.2 Influncia do estado de tenses sobre as deformaes por colapso .......................... 422 2.3 Influncia da suco e da umidade nas deformaes volumtricas de solos

no saturados ................................................................................................................. 424


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2.4 Coeficiente de empuxo em repouso K0...................................................................... 427

3 SOLOS EXPANSIVOS .......................................................................................................... 427 3.1 Critrios de identificao de solos expansivos ............................................................. 428 3.2 Comportamento de variao de volume devido mudana de umidade ................ 431

4 INFLUNCIA DO TIPO DE PERMEANTE SOBRE O COLAPSO E AEXPANSO DE ALGUNS SOLOS ..................................................................................... 4345 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................ 435REFERNCIAS .......................................................................................................................... 436

C

Recalques em solos no saturados com bolhas de ar oclusas

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 4412 UM ENFOQUE ALTERNATIVO PARA INTERPRETAO DE ENSAIOS

DE ADENSAMENTO EM SOLOS COM BOLHAS DE AR OCLUSAS......................... 4423 MTODO PARA ESTIMATIVA DE RECALQUES EM SOLOS

NO-SATURADOS COM BOLHAS DE AR OCLUSAS ................................................. 444 3.1 Hipteses do mtodo ...................................................................................................... 445 3.2 Formulao matemtica ................................................................................................. 445 3.2.1 Clculo da variao da altura da fase gasosa, Hg .................................. 446 3.2.2 Clculo do grau de saturao ao final de cada carregamento............................ 449 3.2.3 Clculo da variao da altura da matriz saturada, H

w ..................................... 450

3.2.4 Variao do recalque com o tempo ....................................................................... 4514 EXEMPLOS DE APLICAO ............................................................................................ 451 4.1 Ensaio de adensamento .................................................................................................. 451 4.2 Recalque no campo ......................................................................................................... 4615 OUTRAS SITUAES ......................................................................................................... 4626 CONCLUSES ...................................................................................................................... 463REFERNCIAS .......................................................................................................................... 463

C

Resistncia ao cisalhamento de solos no saturados

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 4652 ASPECTOS BSICOS .......................................................................................................... 4653 EQUAES DE RESISTNCIA AO CISALHAMENTO ................................................ 4664 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA ..................................................................................... 468

5 PARMETROS DE RESISTNCIA .................................................................................... 469 5.1 Parmetros c e c .............................................................................................................. 469 5.2 Parmetro ................................................................................................................... 471 5.3 Parmetro b ................................................................................................................... 473 5.4 Implicaes Prticas das variaes de e b............................................................. 477


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xxxiv

6 DETERMINAO DA RESISTNCIA AO CISALHAMENTO EMLABORATRIO ................................................................................................................... 480

6.1 Ensaios triaxiais ............................................................................................................... 481 6.2 Cisalhamento Direto ....................................................................................................... 483

7 FORMULAES ALTERNATIVAS E AVALIAES INDIRETAS DARESISTNCIA AO CISALHAMENTO .............................................................................. 484 7.1 Formulaes Empricas e Semiempricas ..................................................................... 484 7.2 Avaliao Indireta ........................................................................................................... 4898 CONCLUSES ...................................................................................................................... 4929 AGRADECIMENTOS .......................................................................................................... 493REFERNCIAS .......................................................................................................................... 493

C

Modelos constitutivos aplicados aos solos no saturados

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 4992 PRINCPIO DAS TENSES EFETIVAS E SUA VALIDADE .......................................... 4993 TEORIAS PROPOSTAS PARA PREVISO DE COMPORTAMENTO DE

SOLOS NO SATURADOS ................................................................................................ 5024 EXPRESSES ANALTICAS ............................................................................................... 5045 SUPERFCIES DE ESTADO ................................................................................................ 505

5.1 Equaes propostas por Fredlund (1979)..................................................................... 506 5.2 Equaes propostas por Lloret e Alonso (1985) .......................................................... 5066 MODELOS ELSTICOS PARA SOLOS NO SATURADOS......................................... 507 6.1 Modelos de Coleman (1962) .......................................................................................... 507 6.2 Modelo de Fredlund (1979) ........................................................................................... 508 6.3 Modelo de Alonso et al. (1988) ..................................................................................... 508 6.4 Exemplo de aplicao numrica com modelo elstico: barragem de terra .............. 5097 MODELOS ELASTOPLSTICOS PARA SOLOS NO SATURADOS ......................... 514 7.1 Modelo BBM (Barcelona Basic Model) ..................................................................... 514

7.2 Modelo de Wheeler e Sivakumar (1995) ...................................................................... 518 7.3 Modelo de Futai (1997) .................................................................................................. 520 7.4 Comentrios sobre os Modelos Elastoplsticos ........................................................... 5218 EXEMPLO DE APLICAO NUMRICA UTILIZANDO MODELO

ELASTOPLSTICO ............................................................................................................. 523COMENTRIOS FINAIS ......................................................................................................... 526REFERNCIAS .......................................................................................................................... 527

C Tomografias computadorizadas e anlises numricas aplicadas caracterizaoda estrutura porosa de solos no saturados

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 531


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xxxv

2 MTODO NUMRICO AUTMATOS CELULARES.................................................... 5333 MODELO DE PERMEABILIDADE ................................................................................... 536 3.1 Funo de densidade de probabilidade para distribuio dos dimetros

dos poros ......................................................................................................................... 539

3.2 Funo de densidade de probabilidade para distribuio dos dimetros dosporos geradas por autmatos celulares ........................................................................ 5424 VALIDAO NUMRICA UTILIZANDO-SE MICROTOMOGRAFIAS

COMPUTADORIZADAS .................................................................................................... 5445 CURVA CARACTERSTICA............................................................................................... 5476 CONSIDERAES FINAIS ................................................................................................ 551AGRADECIMENTOS ............................................................................................................... 551REFERENCIAS .......................................................................................................................... 551

C

Barreiras capilares em coberturas evapotranspirativas

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 5552 TIPOS DE COBERTURAS EVAPOTRANSPIRATIVAS ................................................. 556 2.1 Coberturas monolticas .................................................................................................. 556 2.2 Barreiras anisotrpicas ................................................................................................... 557 2.3 Barreiras capilares ........................................................................................................... 5583 COMPORTAMENTO NO SATURADO DE UMA BARREIRA CAPILAR ............... 5634 MONITORAMENTO DE DESEMPENHO EM COBERTURAS

EVAPOTRANSPIRATIVAS ................................................................................................. 573 4.1 Utilizao de lismetros volumtricos ........................................................................... 573 4.2 Monitoramento de umidade e perfil de suco com o

uso de sensores ............................................................................................................... 574CONCLUSES .......................................................................................................................... 577REFERNCIAS .......................................................................................................................... 578

C

Eroso

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 5812 PROCESSOS EROSIVOS ..................................................................................................... 582 2.1 Erodibilidade dos solos................................................................................................... 586 2.2 Ensaios geotcnicos para anlise de erodibilidade dos solos .................................... 587

2.2.1 Crumb test ............................................................................................................. 587 2.2.2 Ensaio sedimentromtrico comparativo ............................................................. 588 2.2.3 Pinhole test ............................................................................................................. 589 2.2.4 Ensaio de desagregao ........................................................................................ 590 2.2.5 Ensaio de absoro de gua e perda de massa por imerso .............................. 591


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xxxvi

2.2.6 Ensaio de estabilidade de agregado ..................................................................... 591 2.2.7 Ensaio de compresso diametral ......................................................................... 5933 ENSAIOS DE CAMPO E DE LABORATRIO PARA DETERMINAO

DAS TAXAS DE EROSO DO SOLO ................................................................................ 594

3.1 Ensaio de Inderbitzen ..................................................................................................... 594 3.1.1 Procedimentos metodolgicos de execuo do ensaio ..................................... 596 3.1.2 Estimativa do fator de erodibilidade ................................................................... 597 3.2 Parcelas hidroerosivas..................................................................................................... 598 3.3 Ensaio com simulador de chuva .................................................................................... 6024 PROCESSOS EROSIVOS EM SOLOS NO SATURADOS ............................................ 603 4.1 Ensaios geotcnicos aplicados ao estudo da erodibilidade de solos tropicais

no saturados .................................................................................................................. 604 4.2 Influncia da suco na perda de massa de solos ........................................................ 606

4.3 Influncia da suco na estabilidade estrutural de solos ............................................ 6075 COMENTRIOS FINAIS .................................................................................................... 609REFERNCIAS .......................................................................................................................... 609

C

Estabilidade de taludes

1 INTRODUO ..................................................................................................................... 6132 ESCORREGAMENTOS ....................................................................................................... 6143 MECANISMOS DEFLAGRADORES DE ESCORREGAMENTOS ............................... 6164 ASPECTOS A SEREM CONSIDERADOS EM ESTUDOS DE ESTABILIDADE

DE ENCOSTAS ..................................................................................................................... 618 4.1 Influncia da Vegetao .................................................................................................. 618 4.1.1 Relao Chuva x Escorregamento

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