o estado do solo -...
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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=
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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 −=
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.