o estado do solo -...
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O Estado do SoloO Estado do Solo
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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 Físicos
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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:
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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.
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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 Físicos
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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.
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Índices Físicos
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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
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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=
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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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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
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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
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Índices Físicos
Peso específico das partículas do solo
sP=γs
sg V
P=γ
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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
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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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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
−−=
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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
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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
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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
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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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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 =
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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
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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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Índices Físicos
Grau de Aeração
Por definição:
100% xV
Av
Var=
Daí:
SV
Av
VV av −== −1
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Índices FísicosRelações Diversas
Temos: ( )( )eV
hP
VV
PP
s
s
vs
as
++=
++=
1
1γ
donde:
ou:
e
hg +
+=1
1γγ
sg
ehγ
γγ =+
=+ 11
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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
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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
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Índices FísicosEm função da porosidade
assat nγγγ +=
( )[ ] asat nn γδγ +−= 1( )[ ] asat nn γδγ +−= 1
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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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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.
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Índices Físicos
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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.