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MECÂNICA DOS SOLOS SATURADOS 
E NÃO SATURADOS
UNIDADE I
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO 
DA MECÂNICA DOS SOLOS
Elaboração
Daniela Toro Rojas
Produção
Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração
SUMÁRIO
UNIDADE I
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS .....................................................................................5
CAPÍTULO 1 
ORIGEM E NATUREZA DO SOLO ............................................................................................................................................ 6
CAPÍTULO 2 
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS ................................................................................................................................................ 10
CAPÍTULO 3 
ESTADO DO SOLO...................................................................................................................................................................... 27
REFERÊNCIAS ...............................................................................................................................................32
4
5
UNIDADE I
NOÇÕES BÁSICAS PARA 
O ESTUDO DA MECÂNICA 
DOS SOLOS
Todas as obras da engenharia civil são construídas sobre o terreno e, por isso, é necessário 
que o comportamento do solo seja avaliado. Na engenharia, o solo é definido como o 
agregado não cimentado de grãos minerais e matéria orgânica decomposta, com líquido 
e gás entre os espaços vazios. As suas propriedades, tais como sua origem, tamanho dos 
grãos, compressibilidade, capacidade de carga, drenagem e resistência ao cisalhamento 
são estudadas na mecânica dos solos, assim como sua aplicação para executar projetos 
faz parte da Engenharia Geotécnica.
Nesta unidade são apresentadas noções básicas no estudo da mecânica dos solos, assim 
como sua natureza e classificação. Também são explicados os principais índices de estado 
que relacionam o peso e o volume, sua estrutura e sua plasticidade.
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CAPÍTULO 1 
ORIGEM E NATUREZA DO SOLO 
1.1. Origem do solo
Todos os solos são produto da decomposição das rochas que constituíam inicialmente a 
crosta terrestre. Estas rochas podem ser classificadas quanto a sua origem em três tipos 
básicos: ígneas, sedimentares e metamórficas. A Figura 1 apresenta o ciclo de formação 
dos tipos de rochas e os processos associados a eles.
Figura 1. Ciclo das rochas.
Fonte: Das (2011).
A decomposição dessas rochas é consequência da ação de agentes físicos e agentes 
químicos num processo conhecido como intemperismo.
1.1.1. Intemperismo físico ou mecânico 
Este tipo de intemperismo é causado por diferentes agentes que desintegram as rochas 
por processos puramente físicos sem qualquer alteração química. A perda ou ganho de 
calor, por exemplo, gera uma contração e uma expansão das rochas, provocando gretas 
que facilitam essa desintegração do material. 
Nessas trincas pode penetrar a água e, com uma queda de temperatura, entre outros 
fatores, o líquido se congela, exercendo elevadas tensões que fragmentam blocos ou 
rochas grandes. Outros exemplos são o vento, o gelo das geleiras, a água de córregos de 
rios e as ondas dos mares e oceanos.
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
1.1.2. Intemperismo químico 
No intemperismo químico a composição da rocha original é alterada pela reação química 
dos minerais constituintes. Elementos como a própria água e o dióxido de carbono 
formam ácidos carbônicos que reagem formando novos minerais e sais solúveis que, 
se presentes no lençol freático e nos materiais orgânicos decompostos, desencadeiam 
este processo. 
A ação da fauna e flora também promove o intemperismo quando processos químicos 
como a lixiviação, a oxidação, a hidratação, a hidrólise ou a carbonatação acontecem.
Os dois tipos de intemperismo levam à alteração de massas de rocha sólida em fragmentos 
menores e na formação dos solos que resultam na mistura de partículas pequenas com 
tamanhos e composição química diferente. Ou seja, os agregados não cimentados desses 
grãos em várias proporções formam os diferentes tipos de solo.
Os solos formados pelo intemperismo podem ser transportados pela ação do vento, da 
gravidade e da água ou permanecer no mesmo lugar. Em consequência, o solo pode ser 
classificado por seu modo de transporte: 
 » Solos residuais: formados no lugar de origem. Seu tamanho e forma variam 
com a profundidade.
 » Solos glaciais: formados por transporte e deposição de geleiras.
 » Solos aluviais: transportados pelo percurso da água corrente.
 » Solos lacustres: formados por depósitos de lagos calmos.
 » Solos marinhos: formados por depósitos em mares.
 » Solos eólicos: transportados pela ação do vento.
 » Solos coluviais: transportados pela ação da gravidade.
1.2. Tamanho das partículas do solo
Por sua formação, o solo pode apresentar diferentes tamanhos de partículas que, por 
sua vez, permite diferenciá-los e classificá-los. Existem diferentes organizações que 
desenvolveram suas próprias classificações, porém, em geral, os solos são chamados de 
argila, silte, areia e pedregulho, dependendo do tamanho predominante de suas partículas. 
No Brasil, a ABNT NBR 6502:1995 emprega os valores do Quadro 1 para definir o 
tamanho dos grãos em geral. 
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Quadro 1. Tamanho dos grãos.
Fração Limites 
Matacão 20cm – 1m
Pedra 6cm – 20cm
Pedregulho grosso 2cm – 6cm
Pedregulho médio 6mm – 2cm
Pedregulho fino 2mm – 6mm
Areia grossa 0,6mm – 2mm
Areia média 0,2mm – 0,6mm
Areia fina 0,06mm – 0,2mm
Silte 0,002mm – 0,06mm
Argila <0,002mm
Fonte: adaptado de ABNT NBR 6502 (1995).
Embora no quadro se adote 0,002mm como a separação entre as frações areia e silte, 
outras organizações assumem 0,075mm como valor de separação. Esse conjunto (silte e 
argila) é considerado como a fração fina do solo. Já a areia e o pedregulho são denominados 
a fração grossa do solo.
1.3. Mineralogia
Como mencionado, as partículas do solo herdam as características da sua rocha matriz. 
Os pedregulhos, por exemplo, são pedaços de rochas constituídos de agregações de 
quartzo, feldspato e outros minerais. 
Já as areias são compostas a maior parte de quartzo e feldspato, isto porque o quartzo 
é bastante resistente à degradação, podendo formar mais facilmente este tipo de grãos.
Os siltes são frações microscópicas com grãos muito finos de quartzo e outras partículas 
com forma de placas que são, por sua vez, fragmentos de outros minerais. Finalmente, a 
argila é principalmente laminar e está composta por partículas de mica, argilominerais 
e outros minerais.
Os argilominerais particularmente apresentam uma estrutura química complexa que 
determina o comportamento das argilas na presença de água. Estes minerais são silicatos 
de alumínio compostos de duas unidades: um tetraedro de sílica (com um átomo de 
silício e quatro átomos de oxigênio ao seu redor) e um octaedro de alumina (com seis 
hidroxilos em torno do átomo de alumínio). 
Pela estrutura, variedade e algumas imperfeições na composição mineralógica dos 
argilominerais, as argilas apresentam comportamentos complexos. Por exemplo, quando 
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
os átomos de alumínio substituem os átomos de silício nas estruturas tetraédricas e os 
átomos de magnésio substituem os de alumínio nas estruturas octaédricas (processo 
de substituição isomórfica), as partículas mantêm o arranjo atômico, porém, ficam com 
cargas negativas que, para serem neutralizadas, atraem os cátions livres existentes nos 
solos. 
Por sua vez, esses cátions atraem outras camadas com forças pequenas que não impedem 
a entrada de água. Este fenômeno explica a capacidade de absorção de água de algumas 
argilas, assim como sua expansão ou contração quando entram em contato com a água. 
Figura 2. Exemplo da estrutura de um argilomineral. (a) Estrutura atômica. (b) Estrutura simbólica.
Fonte: Pinto (2006).
Nesses minerais, asforças de superfície são muito relevantes porque determinam o 
comportamento das partículas coloidais, assim como a diferença da superfície específica 
(definida como a superfície total de um conjunto de partículas dividida pelo seu peso) é 
um indício do comportamento entre solos com presença de diferentes argilominerais.
Dentre os argilominerais, a montmorilonita, a ilita e a caulinita são consideradas as 
mais importantes. Existem também outros tipos de minerais comuns como a clorita, a 
haloisita, a vermiculita e a atapulgita.
A presença de argilominerais nos solos (desde argilas até pedregulhos) tem grande 
influência nas suas propriedades e no comportamento que pode apresentar. Quando os 
solos entram em contato com a água, o comportamento dele mudará com a quantidade 
de argilominerais presentes.
O estudo da mineralogia do solo é uma área extensa. Alguns autores têm desenvolvido 
pesquisas bem completas do tema, como Ralph Grim, da Universidade de Illinois, e 
o James Mitchell, da Universidade de Califórnia. No livro de Carlos de Sousa Pinto e 
nos de Braja M. Das pode-se encontrar resumo do tema também.
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CAPÍTULO 2 
CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS
Diferentes organizações desenvolveram sistemas de classificações visando agrupar os 
diferentes tipos de solo que apresentam propriedades em comum. Para entender esses 
sistemas é necessário revisar alguns ensaios geotécnicos de identificação do solo. Os 
mais importantes são as análises granulométricas e os limites de Atterberg ou índices 
de consistência.
2.1. Análise granulométrica
Esta análise permite identificar a faixa de tamanho das partículas presentes num solo 
como uma percentagem do peso total, sendo muito importante porque se pode encontrar 
diferentes tamanhos. Porém, nem sempre é fácil identificar os diferentes grãos, já que as 
partículas menores podem estar aglomeradas formando partículas de tamanhos maiores 
e, se secas ou úmidas, serão fáceis ou difíceis de diferenciar. 
Para determinar, então, esses diferentes tamanhos, dois métodos são utilizados para 
encontrar a distribuição granulométrica dos solos: o peneiramento e a sedimentação. 
(ABNT NBR 7181:2016 – Solo – Análise granulométrica).
2.1.1. Ensaio de peneiramento
Esse ensaio consiste em agitar uma amostra de solo num conjunto de peneiras que têm 
aberturas cada vez menores (Tabela 1). O peso do material que passa por cada peneira 
é considerado a porcentagem que passa. O peso do material que fica em cada peneira 
será, então, a porcentagem retida. Assim, a abertura nominal da peneira é considerada 
como o diâmetro equivalente das partículas, já que nenhuma delas é totalmente esférica.
A última peneira do ensaio possui uma abertura de 0,075mm, valor convencionalmente 
utilizado para separar a fração fina do solo. Existem peneiras com aberturas menores, 
porém, não são muito resistentes e, por isso, pouco utilizadas.
Tabela 1. Tamanhos das peneiras (Norma Americana).
Peneira n° Abertura (mm) Peneira n° Abertura (mm)
4 4,75 30 0,600
5 4,00 35 0,500
6 3,35 40 0,425
7 2,80 50 0,355
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
8 2,36 60 0,250
10 2,00 70 0,212
12 1,70 80 0,180
14 1,40 100 0,150
16 1,18 120 0,125
18 1,00 140 0,106
20 0,850 170 0,090
25 0,710 200 0,075
Fonte: Adaptado de Das (2011).
O procedimento geral para determinar as percentagens que são retidas em cada peneira 
é o seguinte:
 » Determinar a massa de solo em cada peneira (M1, M2, M3, ..., Mn) e o solo que fica 
na cuba (MP).
 » Determinar a massa total do solo ∑M .
 » Determinar a massa acumulada de solo retida acima de cada peneira. Para Mn por 
exemplo, será: M1 + M2 + M3 + ... + Mn.
 » Determinar a massa de solo que passa. Para Mn por exemplo, será: 
� � � � ���� �M M M M Mn1 2 3 .
 » Calcular a porcentagem de solo que passa. Para Mn será:
% �
� � � � ���� �
�
� �M M M M M
M
Xn1 2 3 100
2.1.2. Ensaio de sedimentação
Para analisar a distribuição granulométrica das argilas e os siltes é necessário executar 
ensaios de sedimentação. Estas técnicas permitem calcular o tamanho da partícula a 
partir da Lei de Stokes, segundo a qual a velocidade de queda de partículas esféricas 
num fluido atinge um valor-limite que depende do peso específico do material, do peso 
específico e da viscosidade do fluido e do diâmetro da esfera: 
�
� �
�
�
�s w D
18
2
Sendo: 
υ = Velocidade
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
γs = Peso específico do material 
D� = Diâmetro da esfera
γw � = Peso específico do fluido
µ � = Viscosidade do fluido
Como as partículas do solo não são esféricas, o seu tamanho será calculado como um 
diâmetro equivalente:
D L
ts w s w
�
�
�
�
18 18��
� �
�
� �
Com 
� � �
Distância
Tempo
L
t
O ensaio é executado num cilindro de sedimentação que tem 63,5mm de diâmetro, 
457mm de altura e uma marca para um volume de 1.000ml. Uma amostra aproximada 
de 50g a 100g de solo seco é misturada com água destilada e um agente defloculante 
para preparar uma suspensão uniforme.
Figura 3. Ensaio de sedimentação: densímetro e cilindro.
Fonte: Das (2011).
Em seguida, um densímetro é colocado na suspensão de solo em um tempo t determinado 
a partir do início da sedimentação. O seu objetivo é medir a variação do peso específico 
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
ao redor do seu bulbo a uma profundidade L, que dependerá da quantidade de partículas 
presentes por unidade de volume.
No tempo t as partículas suspendidas a uma profundidade L terão um diâmetro menor 
que o calculado com a equação de acima, sendo que as partículas maiores teriam 
sedimentado para além dessa zona de medição. 
A profundidade L que muda com o tempo, é medida a partir da superfície da água até 
o centro de gravidade do bulbo do densímetro e pode ser calculada usando a seguinte 
expressão: 
L L L V
A
B� � ��
�
�
�
�
�1 2
1
2
Sendo: 
L1 = Distância ao longo da haste do densímetro a partir do bulbo até a marca para 
uma leitura. O valor muda de 10,5cm para uma leitura R = 0 a 2,3cm para uma 
leitura de R = 50 . Portanto, para qualquer leitura R :
L R R cm1 10 5
10 5 2 3
50
10 5 0 164� �
�� �
� � � �, , , , ,
L2 = Comprimento do bulbo (14cm)
VB = Volume do bulbo (67cm3)
A = Área da seção transversal do cilindro de sedimentação (27,8cm2)
Substituindo em L :
L R R� � � ��
�
�
�
�
� � �10 5 0 164
1
2
14 67
27 8
16 29 0 164, , ��
,
, ,
R = Leitura do densímetro corrigida para o menisco
2.1.3. Curva granulométrica 
A informação dos ensaios de sedimentação e peneiramento são representados graficamente 
em função da abertura das peneiras ou do diâmetro equivalente das partículas em escala 
logarítmica como apresentado na Figura 4.
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Figura 4. Curva de distribuição granulométrica.
Fonte: Pinto (2006).
No lado esquerdo da curva observa-se a porcentagem do solo que passa em cada peneira. 
De frente, no lado direito, encontra-se a porcentagem retida. Embaixo estão os diferentes 
diâmetros dos grãos, assim como acima está o número das peneiras que correspondem 
a uma abertura. Finalmente, podemos ver a quantidade de argila, silte, pedregulho e 
areia, de acordo com a classificação do tamanho dos grãos da ABNT.
A curva granulométrica também indica o tipo de distribuição de partículas de vários 
tamanhos, como ilustrado na Figura 5:
 » A curva bem graduada ou desuniforme representa um solo com tamanhos distribuídos 
numa ampla faixa; 
 » A curva mal graduada ou uniforme representa um solo com partículas do mesmo 
tamanho; 
 » A curva de graduação regular ou graduação aberta representa um solo com dois 
frações representativas.
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
Figura 5. Tipos de curva de distribuição granulométrica.
Fonte: Adaptado de Das (2011).
Com a curva granulométrica são determinados:
 » Diâmetro efetivo D10 : este parâmetro é o diâmetro na curva granulométrica do 
tamanhodas partículas correspondentes aos 10% mais fino. Indica também que 
90% das partículas do solo possuem tamanho maior que esse diâmetro D10 . É uma 
medida para estimar o coeficiente de permeabilidade e a drenagem através do solo.
 » Coeficiente de uniformidade Cu : corresponde ao grau de uniformidade do solo e 
é expresso por:
C D
Du
= 60
10
Sendo: 
D60 = Diâmetro na curva granulométrica do tamanho das partículas 
correspondentes aos 60% mais finos
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Alguns valores típicos do Cu são:
Cu < 5 = Solo uniforme
5 15≤ ≤Cu = Solo é não uniforme
Cu > 15 = Solo é bem graduado
Cu = 1 = Todas as partículas são do mesmo tamanho
 » Coeficiente de curvatura Cc : definido como
C D
D Dc
�
�
30
2
60 10
 » Coeficiente de segregação S0 : é considerado outro parâmetro de uniformidade e 
geralmente é utilizado na área de geologia. Define-se como:
S D
D0
75
25
=
2.2. Índices de consistência 
Como mencionado, o comportamento dos solos finos varia na presença de água. Nestes 
casos, é necessário identificar outras características no material além das determinadas 
com os ensaios de granulometria.
O método empírico para a determinação da consistência desenvolvido por Atterberg e 
generalizado para a mecânica dos solos por Arthur Casagrande é a técnica utilizada. Os 
limites, como são conhecidos, baseiam-se na constatação de que uma argila apresenta 
comportamentos diferentes segundo seu teor de umidade. Quando muito úmido, comporta-
se como um líquido, quando perde um pouco de água, fica plástico e quando seco, torna-
se quebradiço. A transformação durante o processo de ressecamento correspondente 
às mudanças de estado ocorre em três estágios definidos por três limites: liquidez (LL), 
plasticidade (LP) e contração (LC).
2.2.1. Limite de liquidez 
Este limite é definido como o teor de umidade para o qual o solo passa de estado plástico 
para estado líquido. Já em termos de ensaio, o limite é definido como o teor de umidade 
do solo com o qual uma abertura feita nele pode se fechar após 25 golpes (Figura 6). 
Várias tentativas têm que ser feitas com diferentes umidades. A quantidade de golpes 
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
é registrada e o limite é interpolado dos resultados obtidos. No Brasil, o procedimento 
deste ensaio é explicado na NBR 6459.
Figura 6. Esquema do equipamento de ensaio Casagrande.
Fonte: Pinto (2006).
Geralmente, quando o tamanho dos grãos diminui, o limite de liquidez aumenta, assim, 
alguns valores médios desse limite são:
 » 15 20% %< <LL = Argila arenosa
 » 20 50% %< <LL = Solo siltoso
 » 40 80% %< <LL = Argila
2.2.2. Limite de plasticidade 
Quando o solo fica mais seco atinge um valor de teor de umidade abaixo do qual se torna 
friável. O limite de plasticidade é o limite mais baixo do intervalo plástico do solo. Isto 
no laboratório se traduz como o menor teor de umidade com o qual se pode moldar um 
cilindro de 3mm de diâmetro rolando-se na palma da mão. No Brasil, encontra-se o 
procedimento desse ensaio na NBR 7180.
A diferença entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade, isto é, a faixa de valores 
em que o solo se apresenta plástico, conhece-se como Índice de Plasticidade (IP):
IP LL LP� �
2.2.3. Limite de contração
Quando o solo perde umidade se contrai até que um equilíbrio em que a perda de 
umidade não resulta mais em uma perda de volume é atingido. O teor de umidade em 
que o volume do solo para de mudar é conhecido como limite de contração.
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
O limite de contração é determinado com os seguintes passos:
 » Medir o volume e a massa da amostra de solo.
 » Secar ao ar a amostra sob uma temperatura constante.
 » Medir massa e volume em intervalos.
 » Repetir o secado e a medição até não haver variação perceptível.
 » Secar a amostra completamente em uma estufa.
 » Medir a massa e o volume depois do secado.
 » Finalmente, o limite é determinado com a interseção da reta BX extrapolada e a 
linha de eixo horizontal no ponto A da Figura 7.
Figura 7. Gráfico para determinar o limite de contração.
Fonte: Bodó e Jones (2017).
2.3. Outros ensaios
Existem outros ensaios para identificar características de todos os tipos de solo. Dentre 
eles, o peso específico relativo e a determinação da forma das partículas são destacados.
2.3.1. Peso específico relativo
O peso específico relativo (Gs) relaciona o peso específico do solo e o da água. Este 
valor é utilizado para realizar outros cálculos na mecânica dos solos e é determinado 
a partir de ensaios de laboratório, que, no caso do Brasil, são descritos na norma 
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NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
NBR 6508:1984 –Grãos de solos que passam na peneira de 4,8mm – Determinação da 
massa específica, da ABNT.
Os valores do peso específico relativo nos solos geralmente variam entre 2,6 a 2,9 
dependendo da sua composição mineralógica. Na Tabela 2 são apresentados alguns 
valores do peso específico relativo dos minerais mais comuns.
Tabela 2. Peso específico de minerais.
Mineral Peso específico
Quartzo 2,65
Caulinita 2,6
Ilita 2,8
Montmorilonita 2,65-2,80
Feldspato potássico 2,57
Feldspato sódico e cálcico 2,62-2,76
Clorita 2,6-2,9
Biotita 2,8-3,2
Fonte: Adaptado de Das (2011).
2.3.2. Forma das partículas 
A determinação da forma dos grãos é tão importante quanto as outras análises explicadas. 
Essa característica influencia também as propriedades e o comportamento dos solos, 
tais como o índice de vazios ou os parâmetros de resistência.
Existem três grandes categorias para classificar a forma das partículas: volumosa, 
laminar e fibrilar. As partículas volumosas são resultado dos processos de intemperismo 
físico e podem ser angulares, subangulares, subarrendadas e arredondadas. Por exemplo, 
as partículas de areia de solos residuais possuem formas muito angulares, enquanto as 
partículas de solos aluviais ou eólicos apresentam formas mais arredondadas.
As partículas laminares possuem esfericidade muito pequena e geralmente na sua 
composição predominam os argilominerais, estando, por isto, muito presente nos solos 
argilosos. No caso das partículas fibrilares, a forma é determinada por uma dimensão 
predominante, fazendo as partículas terem forma de fibra. Não são comuns, mas podem 
se encontrar em depósitos de coral e em argilas de atapulgita.
20
UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Figura 8. Formas das partículas.
Fonte: Das (2011).
A angularidade e a esfericidade podem ser determinados com uma análise tático-visual 
e/ou micrografias eletrônicas e utilizando as seguintes relações:
 » Angularidade:
A = Raio meio de cantos e bordas
Raio da esfera máxima inscritta
 » Esfericidade:
S D
L
e
p
=
Sendo: 
Lp = Comprimento da partícula
De = Diâmetro equivalente da partícula: D
V
e �
6
�
V� = Volume da partícula
2.4. Classificação dos solos
A classificação dos solos é muito importante porque permite estimar o possível 
comportamento do solo ou, pelo menos, permite indicar as investigações que devem 
ser feitas para analisá-lo. Cada sistema pode mudar suas categorias de classificação, já 
que as características do solo variam e os parâmetros que alimentam o sistema podem 
ser muito diferentes. Embora cada um desses sistemas possa ser muito criticado, o certo 
é que existe uma necessidade de designar os tipos de solo de maneira geral.
21
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
A seguir, são apresentados os sistemas de classificação do solo mais utilizados: o sistema 
unificado e o sistema rodoviário, que utilizam parâmetros da composição granulométrica 
e dos limites de Atterberg. 
2.4.1. Sistema Unificado (SUCS)
A classificação unificada, inicialmente proposta pelo professor Casagrande, utiliza a 
combinação de duas letras para determinar o tipo de solo. Vejamos o Quadro 2: as 
cinco primeirasletras determinam o tipo principal de solo enquanto as quatro seguintes 
indicam informação complementar. Por exemplo, SP é uma areia mal graduada e CL 
seria uma argila de baixa compressibilidade. 
Quadro 2. Terminologia do sistema unificado.
Letra Significado
“G” Pedregulho
“S” Areia
“M” Silte
“C” Argila
“O” Solo orgânico
“W” Bem graduado
“P” Mal graduado
“H” Alta compressibilidade
“L’ Baixa compressibilidade
“Pt’ Turfas
Fonte: Adaptado de Pinto (2006).
Nesta classificação, como apresentado no Quadro 2, os solos podem ser grossos, finos 
ou turfas:
 » Solos grossos: se a porcentagem de solo que passa a peneira #200 (equivalente a 
um diâmetro de 0,075mm) é menor a 50%, o solo será considerado de granulação 
grosseira, ou seja, pedregulho (G) e areia (S).
Para determinar se o solo será classificado como pedregulho ou como areia e 
se é bem ou mal graduado, são utilizados o coeficiente de uniformidade Cu e o 
coeficiente de curvatura Cc : 
Para pedregulho: Cu > 4 e 1 3< <Cc
Para areia: Cu > 6 e 1 3< <Cc
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Curva descontínua: Cc < 1
Curva muito uniforme: Cc > 3
Curva suave: 1 3< <Cc
Quando estes solos apresentam uma porcentagem de finos >12%, passam a ser 
classificados secundariamente como argilosos (GC ou SC) ou siltosos (GM ou SM) 
e não como bem ou mal graduados. Porém, se a porcentagem de finos varia entre 
5% e 12%, a recomendação é classificar o solo com as suas duas características 
secundarias (uniformidade e presença de finos). Por exemplo, SW-SM é uma areia 
siltosa bem graduada. 
 » Solos finos: se a porcentagem de solo que passa a peneira #200 (0,075mm) é 
>50%, o solo será considerado de granulação fina, ou seja, silte (M) argila (C) e 
solo orgânico (O).
Para determinar o comportamento siltoso ou argiloso do solo, são utilizados os 
limites de Atterberg e a carta de plasticidade da Figura 9.
Figura 9. Carta de plasticidade.
Fonte: Pinto (2006).
Os solos são argilosos se encontrados acima da linha A e são siltosos e orgânicos 
quando abaixo dela. Além disso, quanto maior seu limite de liquidez, mais 
compressíveis serão e, portanto, também podem ser classificados como de alta ou 
baixa compressibilidade, característica dividida pela linha B na carta de plasticidade. 
Se o solo se encontra próximo das linhas A e B, será classificado como intermediário, 
por exemplo, CL-CH.
23
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
 » As turfas são solos muito orgânicos com presença de fibras vegetais em decomposição.
O esquema de classificação do SUCS é apresentado na Figura 10.
Figura 10. Esquema de classificação SUCS.
Fonte: Pinto (2006).
2.4.2. Sistema Rodoviário de Classificação (AASHTO)
O sistema AASHTO (American Association of State Highway and Transportation 
Officials) foi desenvolvido nos Estados Unidos como um sistema de Administração de 
Estradas Públicas.
Neste sistema, o solo é classificado em sete grupos principais identificados da A1 até 
A7. Nos solos A1, A2 e A3 menos do 35% passa a peneira #200 e são considerados, 
portanto, de granulação grosseira. Os solos com mais do 35% que passam a peneira 
#200 correspondem a A4, A5, A6 e A7, sendo na maioria siltes e argila. 
Na AASHTO tem que se considerar os seguintes critérios:
 » Existem três tamanhos de grãos principais:
Quadro 3. Tamanho dos grãos AASHTO.
Tipo de grão Tamanho
Pedregulho Fração que passa a peneira de 75mm e fica retida na peneira #10 (2mm)
Areia Fração que passa a peneira #10 (2mm) e fica retida na peneira #200 (0,075mm)
Silte e Argila Fração que passa a peneira #200 (0,075mm)
Fonte: Adaptado de Das (2011).
24
UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
 » Plasticidade:
Quadro 4. Plasticidade AASHTO.
Tamanho Tamanho
Siltoso Frações finas com índice de plasticidade ≤10
Argiloso Frações finas com índice de plasticidade ≥11
Fonte: Adaptado de Das (2011).
 » Seixos e pedras: são grãos com tamanho maior que 75mm e que na classificação 
não são incluídos.
Na Tabela 3 se apresenta a classificação ASSHTO. Para utilizá-la, a informação dos 
ensaios deve se aplicar da esquerda para direita e aplicar um processo de eliminação. 
Para os solos A2, A4, A5, A6, e A7, deve-se utilizar também o gráfico da Figura 11 e os 
dados de limite de liquidez e índice de plasticidade.
Tabela 3. Esquema de classificação AASHTO.
Classificação Geral Materiais Granulares (<35% da amostra total passa na #200)
Classificação do grupo
A-1 A-2
A-1-a A-1-b A-3 A-2-4 A-2-5 A-2-6 A-2-7
Ensaio de peneiramento 
(porcentagem que passa)
#10 50 máx.  
#40 30 máx. 50 máx. 51 mín.
#200 15 máx. 25 máx. 10 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx. 35 máx.
Características da fração que 
passa na #40
Limite de liquidez 40 máx. 41 mín. 40 máx. 41 mín.
Índice de plasticidade 6 máx. NP -10 máx. 10 máx. 11 mín. 11 mín.
Tipos usuais de materiais 
constituintes significativos
Fragmentos de pedregulho, 
pedra e areia Areia fina Pedregulho e areia siltosos ou argilosos
Classificação Geral Materiais argilo-siltosos (>35% da amostra total passa na #200)
Classificação do grupo
  A-7
  A-7-5a
    A-4 A-5 A-6 A-7-6b
#10  
#40  
25
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
#200     36 mín. 36 mín. 36 mín. 36 mín.
Características da fração que 
passa na #40
 
 
Limite de liquidez     40 máx. 41 mín. 40 máx. 41 mín.
Índice de plasticidade     -10 máx. 10 máx. 11 mín. 11 mín.
Tipos usuais de materiais 
constituintes significativos
   
Solos siltosos Solos argilosos   
     
a Para A-7-5, IP≤LL-30
b Para A-7-6, IP>LL-30
Fonte: Adaptado de Das (2011).
Figura 11. Limites para classificação AASHTO.
Fonte: Das (2011).
2.4.3. Classificação Nacional
O sistema SUCS e o sistema ASSHTO são muito utilizados na engenharia de barragens e 
na engenharia de rodovias respectivamente. Porém, esses sistemas em geral são pouco 
utilizados devido às diferentes características que pode apresentar um solo em regiões 
específicas e com diferentes origens. No Brasil, tem-se desenvolvido outras classificações 
para solos tropicais. 
26
UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Particularmente, os solos lateríticos têm especial atenção no País, pois são decorrentes da 
evolução do solo em clima quente, com regime de chuvas médias e altas. Sua fração fina é 
constituída principalmente de minerais cauliníticos e possui uma elevada concentração de 
ferro de alumínio que produz uma forte coloração vermelha. Outras características desses 
solos são seu índice de vazios elevado, sua baixa capacidade de suporte, geralmente são 
encontrados na natureza não saturados. Porém, quando compactados, sua capacidade 
de suporte aumenta e podem ser empregados em obras de pavimentação e aterros.
27
CAPÍTULO 3 
ESTADO DO SOLO
Além do tamanho e origem das partículas, o solo pode ser definido como um sistema 
trifásico de sólidos, líquido e ar e, portanto, seu comportamento vai depender da 
quantidade relativa de cada uma dessas três fases. Entendamos como ela se relaciona.
3.1. Índices físicos
Algumas relações são empregadas para determinar as proporções de cada uma das fases 
do solo, como ilustrado na Figura 12.
Figura 12. Fases no solo: a) estado natural, b) separada em volume, c) em função do volume de 
sólidos.
Fonte: Pinto (2006).
Podemos ver que:
V V V V V Vs v s w a� � � � �
Sendo: 
V = Volume total
Vs = Volume de sólidos
Vv = Volume de vazios 
Vw = Volume de água
Va = Volume de ar
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UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
Considerando o peso do ar desprezível, o peso total da amostra será: 
W W Ws w� �
Sendo: 
W = Peso total
Ws = Peso dos sólidos
Ww = Peso da água
3.1.1. Relações de volume
As relações de volume são utilizadas para as três fases e são:
 » Índice de vazios: é a proporção do volume de vazios em relação ao volume de 
sólidos:
e V
V
v
s
=
 » Porosidade: é a proporção do volume de vazios em relação ao volumetotal:
n V
V
v=
 » Grau de saturação (%): é a proporção do volume de água em relação ao volume 
de vazios:
S V
V
w
v
=
O índice de vazios e a porosidade relacionam-se:
e n
n
�
�1 e 
n e
e
�
�1
3.1.2. Relações de peso
Nas relações de peso encontramos:
 » Teor de umidade ou teor de água (%): é a proporção entre o peso da água e 
o peso dos sólidos em dado volume de solo:
w W
W
w
s
=
29
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
 » Peso específico ou natural (kN/m3): é o peso do solo por unidade de volume: 
� �
W
V
Neste caso, temos outros pesos específicos que devem ser considerados:
 » Peso específico dos sólidos (kN/m3): é o peso das partículas sólidas por unidade 
de seu volume: 
�s
s
s
W
V
�
 » Peso específico da água (kN/m3): é o peso da água por unidade de volume. Geralmente 
se adota um valor de �w
kN
m
� 10 3 .
 » Peso específico seco (kN/m3): é o peso por volume unitário de solo excluindo a água: 
�d
sW
V
�
 » Peso específico saturado (kN/m3): é o peso do solo se ficasse saturado:
�sat
W
V
�
3.1.3. Massas específicas
As massas específicas são as relações entre a quantidade de matéria e o volume. Isto é 
mais conhecido como as equações de densidade e podem ser expressas de forma similar 
às equações do peso específico: 
� �
M
V e 
�d
sM
V
�
Sendo: 
ρ = Massa específica do solo (kg m/ 3 )
ρd � = Massa específica seca do solo (kg m/ 3 )
M� � = Massa total da amostra de solo (kg )
Ms �= Massa dos sólidos do solo na amostra (kg )
30
UNIDADE I | NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS
O peso específico pode ser obtido a partir das massas específicas:
�
�
kN m
g kg m
/
/
3
3
1000� � �
� �
 e �
�
d
dkN m
g kg m
/
/
3
3
1000� � �
� �
Sendo: 
g = Aceleração da gravidade = 9,81 m/s2
3.2. Compacidade
Este termo é utilizado para indicar a compacidade in situ do solo granular, podendo 
ser expresso pelo índice de vazios atual, em relação a valores extremos no estado fofo 
e no estado compacto:
D e e
e er
máx nat
máx mín
�
�
�
Sendo: 
Dr = Compacidade relativa expressa em porcentagem.
enat = Índice de vazios do solo in situ.
emáx = Índice de vazios do solo no estado mais fofo.
emín = Índice de vazios do solo no estado mais compacto.
Assim, quando o Dr é baixo, o solo estará em um estado mais fofo e, quando alto, o solo 
estará mais compacto:
Tabela 4. Compacidade em solos granulares.
Dr(%) Descrição
0-15 Muito fofo
15-50 Fofo
50-70 Medianamente compacto
70-85 Compacto
85-100 Muito compacto
Fonte: Adaptado de Das (2011).
31
NOÇÕES BÁSICAS PARA O ESTUDO DA MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I
3.3. Consistência
Consistência é um termo utilizado para identificar o estado de uma argila e costuma 
ser indicado pela resistência que ela apresenta. O ensaio de compressão simples é uma 
forma de quantificar a resistência e expressar a consistência:
Tabela 5. Consistência.
Consistência Resistência (kPa)
Muito mole <25
Mole 25-50
Média 50-100
Rija 100-200
Muito rija 200-400
Dura >400
Fonte: Adaptado de Pinto (2006).
Essa resistência das argilas pode mudar se submetidas ao manuseio, ou seja, a consistência 
amolgada pode ser menor se medida quando se encontra no seu estado natural ou 
indeformado. A relação entre esses dois estados se conhece como sensitividade da argila:
S = Resistência no estado indeformado
Resistência no estado ammolgado
Dependendo de seu valor, pode-se classificar de acordo com a Tabela 6:
Tabela 6. Sensitividade.
Sensitividade Classificação
1 Insensitiva
1-2 Baixa sensitividade
2-4 Média sensitividade
4-8 Sensitiva
>8 Ultrassensitiva
Fonte: Adaptado de Pinto (2006).
32
REFERÊNCIAS
DAS, B. M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 6. ed. São Paulo: Cengage Language, 2011. 
BODÓ, B; JONES, C. Introdução à mecânica dos solos. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017.
BURGOS, P.; CONCIANI, W. Índices físicos, textura, consistência e classificação de solos. In: 
CAMAPUM DE CARVALHO, J; GITIRANA JR, G.; MACHADO, S.; MASCARENHA, M.; DA SILVA FILHO, 
F. Solos não saturados no contexto geotécnico. São Paulo: Associação Brasileira de Mecânica dos 
Solos e Engenharia Geotécnica, 2015.
CAMAPUM DE CARVALHO, J; GITIRANA JR, G.; MACHADO, S.; MASCARENHA, M.; DA SILVA FILHO, 
F. Solos não saturados no contexto geotécnico. São Paulo: Associação Brasileira de Mecânica dos 
Solos e Engenharia Geotécnica, 2015.
FREDLUND, D. G.; RAHARDJO, H. Soil mechanics for unsaturated soils. New York: Wiley, 1993.
FREDLUND, D. G.; MORGENSTERN, N. R. Stress state variables for unsaturated soils. Journal of 
Geotechnical Engineering Division, ASCE, 103(GT5), p. 447-466, 1977.
GEOTECNIA UFBA. Adensamento. Disponível em: http://www.geotecnia.ufba.br/?vai=Extens%E3o/
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GITIRANA JR., J.; MARINHO, F.; SOTO, M. A curva de retenção de água de materiais porosos. 
In: CAMAPUM DE CARVALHO, J; GITIRANA JR, G.; MACHADO, S.; MASCARENHA, M.; DA SILVA 
FILHO, F. Solos não saturados no contexto geotécnico. São Paulo: Associação Brasileira de 
Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2015.
LOPES, M. Influência da sucção na resistência ao cisalhamento deum solo residual de filito 
de Belo Horizonte, MG. 2006. 178f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – PUC-Rio, Rio de 
Janeiro, 2006.
MARINHO, F.; SOTO, M.; GITIRANA, J. Instrumentação de laboratório e campo e a medição 
da curva de retenção. In: CAMAPUM DE CARVALHO, J; GITIRANA JR., G.; MACHADO, S.; 
MASCARENHA, M.; DA SILVA FILHO, F. Solos não saturados no contexto geotécnico. São Paulo: 
Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2015.
PINTO, C. Curso básico de mecânica de solos em 16 aulas. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.
TERZAGHI, K. Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer grundlage. Leipzig u. Wien, F. 
Deuticke, 1925. 
http://www.geotecnia.ufba.br/?vai=Extens%E3o/Ensaios%20de%20Laborat%F3rio/Adensamento
http://www.geotecnia.ufba.br/?vai=Extens%E3o/Ensaios%20de%20Laborat%F3rio/Adensamento
	UNIDADE I
	Noções Básicas para o Estudo da Mecânica dos Solos
	Capítulo 1 
	Origem e natureza do solo 
	Capítulo 2 
	Classificação dos solos
	Capítulo 3 
	Estado do solo
	Referências