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ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS

ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS. Geotecnia I . Disciplina: Geotecnia 1. Prof.: João Guilherme Rassi Almeida. NOÇÕES DE GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA. INTRODUÇÃO Importância do conhecimento básico de Geologia em Engenharia : – Perfis rochosos ou compostos (rocha e solo)

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ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS

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

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

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

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

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

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

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

  8. NOÇÕES DE GEOLOGIA

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

  10. NOÇÕES DE GEOLOGIA • PRINCIPAIS MINERAIS FORMADORES DE ROCHA • MINERAIS SILICATOS: apresentam o íon Si-4situado 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. NOÇÕES DE GEOLOGIA

  16. NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHA Corposólido natural, resultante de um processogeológico, formadoporagregados de um ou mais minerais, arranjadossegundo as condições de temperatura e pressão. • CLASSIFICAÇÃO GERAL • Ígneas • Sedimentares • Metamórficas

  17. NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHASÍGNEAS • 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 Siliciosãooselementos mais abundantes ROCHASÍGNEAS Alta resistênciamecânica

  18. NOÇÕES DE GEOLOGIA ROCHASSEDIMENTARES Formadas pelo material de intemperismo de outras rochas, sujeito a processos de transporte, deposição e consolidação. ROCHASSEDIMENTARES Baixaresistênciamecânica RochasCalcárias e dolomíticas :Uteisnaindústriacimenteira, da cal, vidreira, siderúrgica, de tintas, britas e agregadosparaconcreto.

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

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

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

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

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

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

  25. ORIGEM DOS SOLOS Evolução do solo: Geotecnia I

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

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

  28. ORIGEM DOS SOLOS • Tamanho e forma das partículas: • Segundo a ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas e Souza Pinto pode-se adotar as faixas de tamanho de grãos: Geotecnia I # n° 200 = 0,075mm a mais fina usada em laboratório.

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

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

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

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

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

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

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

  36. INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS • Parâmetros definidos a partir da curva • Granulométrica • Diâmetro efetivo – D10 → diâmetro tal que o peso correspondente • a partículas menores que este é 10% do peso total da amostra • Coeficiente de uniformidade – Cu → informa a graduação • Cu<5 – solo uniforme • 5<Cu<15 – solo medianamente uniforme • Cu > 15 – solo desuniforme • Coeficiente de curvatura – Cc → permite identificar • descontinuidades da curva • Cc= 1 a 3 – solo bem graduado Geotecnia I

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

  38. INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS Geotecnia I

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

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

  41. INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS • Limites de Plasticidade • wP:menor teor de umidade com o qual se consegue moldar um • cilindro com 3mm de diâmetro, rolando-se com a palma da mão. Geotecnia I

  42. INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS • Atividade das argilas • Identificar o potencial de expansão de solos argilosos; • Pequenos teores de argila e elevados índices de consistência • indicam que a argila é muito ativa; • Depende dos argilominerais presentes no solo; Geotecnia I

  43. INDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS POR MEIO DE ENSAIOS • Exercício 2. Com os dados apresentados a seguir, determine: • a) Limite de liquidez • b) Limite de plasticidade • c) Índice de plasticidade • d) Atividade, considerando que o solo tem 54,3% de argila. Geotecnia I Limite de liquidez Limite de plasticidade

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