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O Estado do SoloO Estado do Solo

Índices Físicos

Elementos Constituintes de um solo

O solo é um material constituído por umconjunto de partículas sólidas, deixandoentre si vazios que poderão estar parcial ouentre si vazios que poderão estar parcial outotalmente preenchidos pela água. É pois nocaso mais geral, um sistema dispersoformado por três fases: sólida, líquida egasosa.

Índices Físicos

Índices FísicosÉ extremamente difícil separar os

diferentes estados em que a água seapresenta nos solos, é, no entanto, degrande interesse estabelecer uma distinçãogrande interesse estabelecer uma distinçãoentre os mesmos.

A água contida no solo pode serclassificada em:

Índices Físicoságua de constituição – é a que faz parte daestrutura molecular da partícula sólida;água adesiva ou adsorvida – é aquelapelícula de água que envolve e aderefortemente a partícula sólida;fortemente a partícula sólida;água livre – é a que se encontra em umadeterminada zona do terreno, enchendotodos os seus vazios;água higroscópica – é a que ainda seencontra em um solo seco ao ar livre.

Índices Físicoságua capilar – é aquela que nos solos degrãos finos sobe pelos interstícios capilaresdeixados pela partículas sólidas, além dasuperfície livre da água.

As águas livre, higroscópica e capilar sãoAs águas livre, higroscópica e capilar sãoas que podem ser totalmente evaporadaspelo efeito do calor, a uma temperaturamaior que 100˚ C.

Quanto a fase gasosa, que preenche osvazios das demais fases, é constituída por ar,vapor d’ água e carbono combinado.

Índices Físicos

Índices FísicosOs índices e as relações que serão

apresentados, desempenham umimportantes papel no estudo daspropriedades dos solos, uma vez que estasdependem dos seus constituintes e dasdependem dos seus constituintes e dasproporções relativa entre eles, assim comoda interação de uma fase sobre as outras.

Índices Físicos

Índices Físicos

No que se segue consideraremos asnotações da figura anterior, onde semostram separadas as três fases.

De imediato obtém-se:

Vt= Vv + Vs = Var + Va + Vs

Pt = Ps + Pa

Índices Físicos

Teor de umidade de um solo

Define-se umidade (h) de um solo comosendo a razão entre o peso da água contidanum certo volume de solo e o peso da partesólida existente neste mesmo volume,sólida existente neste mesmo volume,expressa em porcentagem.

100% xhs

a

P

P=

Índices Físicos1-Determinar o peso da amostra em estado

natural mais a tara do recipiente:

P1 = P + Ps + Pa

P = Peso da tara

2 - Determinar o peso após secagem em estufa de2 - Determinar o peso após secagem em estufa de105° a 110°C:

P2 = P + Ps

3 - Umidade:

s

a

P

P

PP

PPh =

−−=

2

21%

Índices Físicos

Peso Específico Aparente de um solo

Por definição:

( )0≠h

t

t

V

P=γ

Peso Específico Aparente de um solo seco

Por definição:

( )0=h

t

ss V

P=γ

Índices FísicosDividindo por Pt ambos os termos da

fração e notando que , tem-se:ast PPP +=

Ps

hP

VPP

P

t

t

as

s

s +=+=

1

γγ

Índices Físicos

Peso específico das partículas do solo

sP=γs

sg V

P=γ

Índices FísicosÍndices de VaziosÉ a razão entre o volume de vazios Vv e o

volume Vs da parte sólida de um solo, isto é

vVe= sγ

Terzaghi introduziu este índice ao estudar o“fenômeno do adensamento do solo”, pois avariação de volume, só depende de umavariável Vv , uma vez que Vs não varia.

sVe= sγ

Índices FísicosNo laboratório sua determinação é feita

em função de e .gγ sγ

−=−=−=−= gsttst PVVVV γ111 −=−=−=−=

s

g

ss

st

s

t

s

st

PV

PV

V

V

V

VVe

γγ

n

ne

−=

11−=

s

ge

γγ

Índices Físicos

Grau de Compacidade

O estado natural de um solo não coesivo(areia, pedregulho) define-se pelo chamadograu de compacidade, compacidade relativaou densidade relativa.ou densidade relativa.

..

.

mínmáx

natmáx

ee

eeCG

−−=

Índices Físicos

Segundo o critério usualmente aceito, asareias se classificam em:

fofas quando 0 < CG < 1/3

medianamente compactas quando 1/3 < CG < 2/3

compactas quando 2/3 < CG < 1

Índices FísicosPorosidade de um Solo

É a razão entre o volume de vazios e ovolume total de uma amostra do solo:

100% xV

n v=

Sua determinação é feita em função doíndice de vazios, através da relação:

100% xV

nt

=

e

en

+=

1

Índices Físicos

Obtida dividindo-se ambos os termos dafração por Vs, observando-se que:

svt VVV +=Para areias com diferentes composiçõesgranulométricas, e podemassumir valores diversos.

svt VVV +=

.máxe.míne

Índices Físicos�No caso de esferas de igual diâmetro são

obtidos os seguintes valores:

91,0. =máxe %48. =máxn

35,0. =míne %26. =mínn

Índices Físicos

Em função da porosidade, escreve-se:

e em função de e:

sγ

( ) ( ) anngs γγγ δ −=−= 11

e em função de e:

ou

Obs: lembrando-se que densidade relativa

aes γδγ

+=

1 es g

+=

1

γγ

a

g

γγ

δ =

Índices Físicos

Grau de Saturação de um Solo

É a porcentagem de água contida nosseus vazios:

100% xV

VS

v

a=

Sendo:

ou

Vv

δδγγ

γγ eS

V

SV

V

V

P

Ph

sa

va

gs

aa

s

a ====a

g

e

hS

γγ.

.=

s

v

V

Ve=Obs: lembrando-se que

Índices Físicostemos:

uma vez que :

( )n

nhS

eh −== 1δδ

n

n

e

−= 11

en =Como se obtém da equação:

Se o solo estiver saturado(S=100%) a relaçãoacima nos dá:

e

en

+=

1

δhe=

Índices Físicos

Grau de Aeração

Por definição:

100% xV

Av

Var=

Daí:

SV

Av

VV av −== −1

Índices FísicosRelações Diversas

Temos: ( )( )eV

hP

VV

PP

s

s

vs

as

++=

++=

1

1γ

donde:

ou:

e

hg +

+=1

1γγ

sg

ehγ

γγ =+

=+ 11

Índices FísicosComo e , temos ainda

Para um solo seco esta relação nós dá

ag δγγ = Seh =δ.

ae

Seγδγ++=

1

( )0=S

fórmula já obtida o que corresponde ao valormínimo de .

( )0=S

as eγδγ

+=

1

γ

Índices FísicosPeso Específico de um Solo SaturadoNesse caso, e a relação acima nós

dá:

eγδγ +=

1=S

e ag + γγou

fórmula já obtida o que corresponde ao valormáximo de .

asat e

eγδγ++=

1

γ

e

e agsat +

+=

1

γγγ

Índices FísicosEm função da porosidade

assat nγγγ +=

( )[ ] asat nn γδγ +−= 1( )[ ] asat nn γδγ +−= 1

Índices FísicosPeso Específico de um Solo Submerso

Quando um solo é submerso, as partículassofrem o empuxo da água e então:

ou

( ) ( ) aasub nn γγδγ −−−= 11

ou

ou ainda

Finalmente, como é fácil verificar:

( )( ) asub n γδγ −−= 11

asub eγδγ

+−=

1

1

asatsub γγγ −=

Índices Físicos

A distinção entre solos saturado esubmerso pode ser observada no exemploabaixo, notando-se que um solo submerso ésaturado, sem que a recíproca sejaverdadeira.verdadeira.

Índices Físicos

CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dosSolos e suas Aplicações. 6 ed. Rio de Janeiro:

Referências Bibliográficas

Solos e suas Aplicações. 6 ed. Rio de Janeiro:

Livros Técnicos e Científicos Editora, 2000.234 p.