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.

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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.

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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

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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

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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%

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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

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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

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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=

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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 −=

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

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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.