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15 1 Profa Adriana Tozzi Geologia e Mecânica dos Solos 15 3 Os solos podem ser caracterizados através de suas composições granulométricas e índices físicos que retratam as situações em que esses se encontram sob vários aspectos Índices Físicos 15 4 A determinação dos índices físicos de solos pode ser realizada considerando o diagrama de fases como segue que representa a estrutura do solo por meio da identificação de volumes e pesos de suas fases Partículas sólidas Água Ar Índices Físicos 15 5 Grandezas Envolvidas Onde Ps peso das partículas sólidas Pa peso da água o peso do ar é considerado desprezível Vs volume das partículas sólidas Va volume da água Var volume do ar Vv volume de vazios Pt Ps Pa Vv Va Var Vt Vs Va Var Vs Vv As unidades mais usuais são para o peso g kg t para o volume cm3 dm3 m3 15 6 Índices Físicos Peso específico real 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 Peso específico aparente úmido γ 𝑃𝑡 𝑉𝑡 Peso específico aparente seco 𝛾𝑠 𝑃𝑠 𝑉𝑡 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Densidade real δ 𝛾𝑔 𝛾𝑎 Índice de Vazios ε 𝑉𝑣 𝑉𝑠 100 Porosidade 𝓃 𝑉𝑣 𝑉𝑡 100 Grau de saturação S 𝑉𝑎 𝑉𝑣 100 Grau de aeração A 𝑉𝑎𝑟 𝑉𝑣 100 15 7 Os Índices físicos determinados em laboratório são umidade h densidade real do grão 𝜹 e peso específico aparente úmido 𝜸 os demais são calculados a partir destes por meio de expressões que os correlacionam Índices Físicos 15 8 Índices Físicos Peso específico da água 𝛾𝑎 𝑃𝑎 𝑉𝑎 1 𝑔 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔 𝑑𝑚3 1 𝑡 𝑚3 10 𝐾𝑁 𝑚3 Relação entre Ps e Pt 𝑃𝑠 𝑃𝑡 1ℎ Relação entre índices físicos 𝛾𝑠 𝛾 1 ℎ ɛ 𝛾𝑔 𝛾𝑠 1 𝑛 𝜀 𝜀 1 𝐴 1 𝑆 𝑆 𝛿 ℎ 𝜀 𝛾 𝛾𝑔1 ℎ 1 𝜀 𝛾 𝛾𝑔 𝑆 𝜀 𝛾𝑎 2𝑎 15 10 Uma amostra de solo tem volume total de 60 cm³ e pesa 925 g Depois de completamente seca seu peso é de 743 g O peso específico real dos grãos é 262 gcm³ Calcule a umidade e o grau de saturação deste solo Exercício 01 15 11 VT 60 cm³ PT 925 g Ps 743 g 𝛾𝑔 262 gcm³ Calcule h e S Exercício 01 Peso específico real 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Grau de saturação S 𝑉𝑎 𝑉𝑣 100 𝛾𝑎 𝑃𝑎 𝑉𝑎 1 𝑔 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔 𝑑𝑚3 1 𝑡 𝑚3 10 𝐾𝑁 𝑚3 15 12 VT 60 cm³ Vs Vv 60 Vs Vv 2836 Vv Vv 60 2836 3164 PT 925 g Ps Pa PT 925 g 743 Pa Pa 925 g 743 Pa 182 g Exercício 01 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 182 743 24 S 182 3164 100 57 𝛾𝑎 𝑃𝑎 𝑉𝑎 1 𝑔 𝑐𝑚3 182 𝑉𝑎 262 743 𝑉𝑠 V𝑠 743 262 2836 𝑐𝑚³ 15 13 Uma amostra de argila saturada S100 possui umidade de 70 e peso específico aparente seco de 20 gcm³ Determine a porosidade do solo Exercício 02 15 14 S1001 h7007 𝛾𝑠 2𝑔𝑐𝑚3 N Exercício 02 Peso específico aparente seco 𝛾𝑠 𝑃𝑠 𝑉𝑡 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Porosidade 𝓃 𝑉𝑣 𝑉𝑡 100 15 15 Uma amostra de solo pesa 1232 g e volume de 623 cm³ no estado natural Seu peso seco é de 1182 g O peso específico real é de 267 gcm³ Calcule a umidade e o índice de vazios da amostra Exercício 03 15 16 PT 1232 g VT 623 cm³ Ps 1182 g 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 267 gcm³ h ε 𝑉𝑣 𝑉𝑠 100 Exercício 03 Peso específico real 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 Peso específico aparente úmido γ 𝑃𝑡 𝑉𝑡 Peso específico aparente seco 𝛾𝑠 𝑃𝑠 𝑉𝑡 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Densidade real δ 𝛾𝑔 𝛾𝑎 Índice de Vazios ε 𝑉𝑣 𝑉𝑠 100 Porosidade 𝓃 𝑉𝑣 𝑉𝑡 100 Grau de saturação S 𝑉𝑎 𝑉𝑣 100 Grau de aeração A 𝑉𝑎𝑟 𝑉𝑣 100
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15 1 Profa Adriana Tozzi Geologia e Mecânica dos Solos 15 3 Os solos podem ser caracterizados através de suas composições granulométricas e índices físicos que retratam as situações em que esses se encontram sob vários aspectos Índices Físicos 15 4 A determinação dos índices físicos de solos pode ser realizada considerando o diagrama de fases como segue que representa a estrutura do solo por meio da identificação de volumes e pesos de suas fases Partículas sólidas Água Ar Índices Físicos 15 5 Grandezas Envolvidas Onde Ps peso das partículas sólidas Pa peso da água o peso do ar é considerado desprezível Vs volume das partículas sólidas Va volume da água Var volume do ar Vv volume de vazios Pt Ps Pa Vv Va Var Vt Vs Va Var Vs Vv As unidades mais usuais são para o peso g kg t para o volume cm3 dm3 m3 15 6 Índices Físicos Peso específico real 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 Peso específico aparente úmido γ 𝑃𝑡 𝑉𝑡 Peso específico aparente seco 𝛾𝑠 𝑃𝑠 𝑉𝑡 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Densidade real δ 𝛾𝑔 𝛾𝑎 Índice de Vazios ε 𝑉𝑣 𝑉𝑠 100 Porosidade 𝓃 𝑉𝑣 𝑉𝑡 100 Grau de saturação S 𝑉𝑎 𝑉𝑣 100 Grau de aeração A 𝑉𝑎𝑟 𝑉𝑣 100 15 7 Os Índices físicos determinados em laboratório são umidade h densidade real do grão 𝜹 e peso específico aparente úmido 𝜸 os demais são calculados a partir destes por meio de expressões que os correlacionam Índices Físicos 15 8 Índices Físicos Peso específico da água 𝛾𝑎 𝑃𝑎 𝑉𝑎 1 𝑔 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔 𝑑𝑚3 1 𝑡 𝑚3 10 𝐾𝑁 𝑚3 Relação entre Ps e Pt 𝑃𝑠 𝑃𝑡 1ℎ Relação entre índices físicos 𝛾𝑠 𝛾 1 ℎ ɛ 𝛾𝑔 𝛾𝑠 1 𝑛 𝜀 𝜀 1 𝐴 1 𝑆 𝑆 𝛿 ℎ 𝜀 𝛾 𝛾𝑔1 ℎ 1 𝜀 𝛾 𝛾𝑔 𝑆 𝜀 𝛾𝑎 2𝑎 15 10 Uma amostra de solo tem volume total de 60 cm³ e pesa 925 g Depois de completamente seca seu peso é de 743 g O peso específico real dos grãos é 262 gcm³ Calcule a umidade e o grau de saturação deste solo Exercício 01 15 11 VT 60 cm³ PT 925 g Ps 743 g 𝛾𝑔 262 gcm³ Calcule h e S Exercício 01 Peso específico real 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Grau de saturação S 𝑉𝑎 𝑉𝑣 100 𝛾𝑎 𝑃𝑎 𝑉𝑎 1 𝑔 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔 𝑑𝑚3 1 𝑡 𝑚3 10 𝐾𝑁 𝑚3 15 12 VT 60 cm³ Vs Vv 60 Vs Vv 2836 Vv Vv 60 2836 3164 PT 925 g Ps Pa PT 925 g 743 Pa Pa 925 g 743 Pa 182 g Exercício 01 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 182 743 24 S 182 3164 100 57 𝛾𝑎 𝑃𝑎 𝑉𝑎 1 𝑔 𝑐𝑚3 182 𝑉𝑎 262 743 𝑉𝑠 V𝑠 743 262 2836 𝑐𝑚³ 15 13 Uma amostra de argila saturada S100 possui umidade de 70 e peso específico aparente seco de 20 gcm³ Determine a porosidade do solo Exercício 02 15 14 S1001 h7007 𝛾𝑠 2𝑔𝑐𝑚3 N Exercício 02 Peso específico aparente seco 𝛾𝑠 𝑃𝑠 𝑉𝑡 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Porosidade 𝓃 𝑉𝑣 𝑉𝑡 100 15 15 Uma amostra de solo pesa 1232 g e volume de 623 cm³ no estado natural Seu peso seco é de 1182 g O peso específico real é de 267 gcm³ Calcule a umidade e o índice de vazios da amostra Exercício 03 15 16 PT 1232 g VT 623 cm³ Ps 1182 g 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 267 gcm³ h ε 𝑉𝑣 𝑉𝑠 100 Exercício 03 Peso específico real 𝛾𝑔 𝑃𝑠 𝑉𝑠 Peso específico aparente úmido γ 𝑃𝑡 𝑉𝑡 Peso específico aparente seco 𝛾𝑠 𝑃𝑠 𝑉𝑡 Teor de umidade h 𝑃𝑎 𝑃𝑠 100 Densidade real δ 𝛾𝑔 𝛾𝑎 Índice de Vazios ε 𝑉𝑣 𝑉𝑠 100 Porosidade 𝓃 𝑉𝑣 𝑉𝑡 100 Grau de saturação S 𝑉𝑎 𝑉𝑣 100 Grau de aeração A 𝑉𝑎𝑟 𝑉𝑣 100