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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI ARIDO
CURSO DE POS GRADUAÇÃO EM CIENCIA DO SOLO
Disciplina: Compactação do solo
Propriedades dinâmicas do solo
As propriedades dinâmicas do solo podem se manifestar
através da mobilização do solo
Quando um solo solto é compactado pela ação de forças
externas ou de seu histórico natural, sua resistência aumenta,
logo, a resistência do solo é uma propriedade dinâmica.
Certos parâmetros de equações usados para descrever a
relação entre as forças aplicadas e a deformação do solo são
medidos das propriedades dinâmicas.
A estrutura do solo bem como a textura não é uma propriedade dinâmica.
A estrutura pode mudar como um resultado do movimento,
mas ela pode ser medida tanto antes como depois do
movimento.
Como tal ela não é o caso de uma propriedade dinâmica.
Resistência do solo
É a capacidade de um solo, em uma condição particular, de
resistir a uma força aplicada
Desde que a resistência do solo se modifica à medida que as
forças são aplicadas e o solo se movimenta, ela é realmente
uma propriedade dinâmica.
Nas propriedades dinâmicas as medições físicas podem ser
realizadas durante a ação
Características do estado físico do solo
Os volumes relativos das partículas sólidas e dos poros
são de características mais variadas de tal meio.
Os parâmetros sobre os quais repousa a descrição geral
de um solo abordam as relações de massa e de volume
caracterizando sua constituição.
Características intrínsecasAs especificidades das diversas fases do solo se expressam
de maneira a mais geral pela relação de suas massas com seus
volumes:
s = Ms/Vs, w = Mw/Vw, a = Ma/Va (kg/m3)
A densidade da fase sólida é chamada de densidade de partícula.
A densidade da fase líquida é aproximadamente igual a 1,
e a densidade da fase gasosa é próxima de zero (0).
Características relativas
O volume relativo dos poros geralmente é expresso
pela variável:
nT = Vp/VT = Vp/(Vp + Vs) = (VT – Vs)/VT = 1 – Vs/VT
nT é chamado de porosidade total, (relação entre o volume de
poros e o volume total da camada de solo considerada.
Seu valor é freqüentemente dado em %.
Utiliza-se a variável
e = Vp/Vs
relação entre o volume de poros e o volume de
sólidos - chamado de índice de vazios.
Sua vantagem: o volume de poros é relacionado a
um volume constante.
Solo argiloso compactado
Solo siltoso com estrutura continua
Solo trabalhado à varias semanas
Solo recentemente trabalhado
Densidade 1,8 1,6 1,4 a 1,2 0,9
Porosidade total
0,32 0,40 0,47 a 0,55 0,66
Índice de vazios
0,47 0,66 0,89 a 1,21 1,94
Tabela 1.Valores indicativos da variação da porosidade do solo observada em solos cultivados França (Stengel, 1983)
É importante conhecer o espaço de vazios,
respectivamente, ocupado pela fase gasosa e
fase liquida.
Para isto é suficiente conhecer o teor de água
mássico (gramas de água por gramas de solo
seco) ou em volume (cm3 de água por cm3 de
solo úmido).
O teor de ar é deduzido facilmente pela formula
seguinte: Vp = VL + VG.
Conforme a importância relativa da fase liquida,
pode-se expressar pela relação: S = VL/VP
S = taxa de saturação.
S = 1, a porosidade está inteiramente ocupada
pela fase liquida e diz-se que o solo está saturado
A porosidade total, o teor de água e o teor de ar estão
fortemente ligados às propriedades hídricas, térmicas,
aeração e comportamento mecânico.
Na maioria das vezes a previsão das propriedades
intervém com outras características do estado físico do
solo.
Em particular as características de forma e dimensões
de poros. distribuição dos diâmetros, tortuosidade, e
continuidade.
Analise do sistema de porosidade.
Quando se tem o objetivo de prever os efeitos
dos fatores de evolução do estado físico do solo,
deve-se distinguir no espaço de poros, os
volumes resultantes da ação de cada fator.
Isto consiste em classificar diferentes frações do
volume de poros seguindo sua origem.
Em primeira etapa podem-se distinguir no espaço
de vazios do solo dois subconjuntos.
De uma parte, os poros resultante do conjunto
de partículas sólidas elementares, definidas
pela analise granulométrica (argila, silte e
areia).
Essas partículas não são indefinidamente
deformáveis.
Suas formas e dimensões são variáveis, não
podendo se encaixar perfeitamente e
arrumarem entre elas um volume de poros.
Este foi qualificado de textural.
De outra parte, os poros resultantes da ação de
fatores externos ou dos que se pode chamar de
sua “história” (trabalho do solo, ação do clima, e
biológica) .
Este segundo volume poral é qualificado de
estrutural.
É esse tipo de poros que separa os elementos
estruturais cuja descrição é realizada quando é
observado um perfil cultural.
Face a suas origens e de características de
poros que o constituem, este segundo volume
de vazios não é avaliado diretamente.
Ele não é de fato definido a não ser que pela
diferença a partir da equação:
nT = nt + ns
nt é a porosidade textural e ns é a estrutural,
ns = nT - nt
Técnicas de determinação
A porosidade é determinada indiretamente.
Mede-se geralmente a densidade do solo (s)
considerado.
Determinando-se igualmente a densidade de
partículas p.
calcula-se a porosidade total a partir da equação:
nT = 1 - s/p
Determinação da porosidade textural
O principio da técnica desenvolve sobre a seguinte
hipótese:
Os poros texturais têm dimensões da mesma
ordem de grandeza que as partículas constitutivas
do solo.
Os poros estruturais são geralmente de maior
dimensão.
Tomando-se uma amostra de solo e
separando-a, em agregados, suficientemente,
pequenos estes terão poucas chances de conter
poros estruturais.
Pode-se dizer que eles têm uma estrutura
continua e não contem a não ser que poros
texturais.
A Figura 3 confirma a validade desta hipótese
para um solo siltoso (Stengel, 1990).
A porosidade de uma camada de solo foi
determinada, depois de separada por ruptura e
peneirada em agregados pequenos.
Na pratica, a medida é realizada sobre um
conjunto de fragmentos ou aglomerados
extraídos por ruptura e peneirado entre 2 e 3
mm.
O volume desta amostra de agregados, cuja
massa total é de ordem de 2 g, é medido da
forma seguinte:
Satura-se a amostra em querosene comercial,
depois, mede-se a força hidrostática pelo
principio de Arquimedes no mesmo líquido.
Tendo-se pesado a amostra úmida seguindo-se
até a ultima amostra totalmente seca, calcula-se
a densidade e sua umidade.
Figura 3. Variação do índice de vazios total de fragmentos extraídos de uma camada de solo em função de seu volume.
Observa-se redução da porosidade dos fragmentos quando seu volume decresce até um ponto que corresponde a porosidade textural.
Esta técnica tem a vantagem de ser praticável
numa grande variação de teor de água.
Pode-se então avaliar a densidade textural do
solo extraído a qualquer teor de água.
Deduz-se então a porosidade textural do solo
como segue:
nt = 1 - t/s
Note-se que este valor é diferente da porosidade
textural nt da camada do solo porque ela não está
relacionada com o mesmo volume de referencia
Diferentes forma de porosidade textural: vps: volume
de poros estruturais e vpt: volume de poros texturais.
Determinação da porosidade total.
Conhecendo-se a densidade textural st, a porosidade
estrutural é calculada a partir da densidade da camada
do solo s pela relação seguinte:
ns = 1 - s/t
Conduz-se ao problema das técnicas de medida da
densidade do solo (ou da porosidade total) in situ.
y = 0,9569x + 0,4184
R2 = 1
y = 0,1888x + 0,6468
R2 = 1
y = 0,6534
R2 = #N/D0,62
0,64
0,66
0,68
0,70
0,72
0,74
0,76
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40
teor de agua
v e
sp
Determinação da densidade do solo in situ. Método do anel volumétrico.Os limites desta técnica estão ligados : Ao risco de compactação ou ao contrário desagregação do solo quando do memento que o anel esteja sendo cravado