MS - Aula 3 e 4 - Solos argilosos

Prévia do material em texto

Mecânica dos Solos
Mecânica dos Solos
António Viana da Fonseca
Aula 3
Solos Argilosos (ou argilas) de origem sedimentar
Mecânica dos Solos
Mecânica dos Solos
Partículas de caulinite observadas com microscópio eletrónico (Begonha, 1989)
A forma é laminar
Superfície específica de partículas cúbicas de tamanho areia e argila
S.ext
Mecânica dos Solos
Superfície específica de partículas cúbicas de tamanho areia e argila
S.ext V S.ext / V
Mecânica dos Solos
Superfície específica de partículas cúbicas de tamanho areia e argila
Menos 3 ordens 
de grandeza
Mais 3 ordens de 
grandeza
S.ext V S.ext / V
Mecânica dos Solos
Superfície específica de partículas cúbicas de tamanho areia e argila
Menos 3 ordens 
de grandeza
Mais 3 ordens de 
grandeza
S.ext V S.ext / V
Mecânica dos Solos
Superfície específica de partículas cúbicas de tamanho areia e argila
S.ext V S.ext / V
Mecânica dos Solos
Influência da forma na superfície específica de partículas
Forma cada vez 
mais laminar
Maior superfície 
específica
S.ext V S.ext / V
Mecânica dos Solos
Influência da forma na superfície específica de partículas
S.ext
Mecânica dos Solos
Mecânica dos Solos
Lambe and Whitman, 1979
A conjugação de dimensão muito pequena e forma 
laminar leva a que as partículas de argila tenham
enorme superfície específica
Lambe and Whitman, 1979
A conjugação de dimensão muito pequena e forma 
laminar leva a que as partículas de argila tenham
enorme superfície específica
8 gramas de partículas de 
montmorilonite têm superfície exterior 
equivalente a um campo de futebol!!!
Mecânica dos Solos
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
-
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+ +
+ +
+
Molécula de água
Ião de sal
Cargas elétricas 
(+ e - )
Mecânica dos Solos
Além disso, as partículas têm atividade química, que se 
manifesta por terem à superfície grande número de cargas
elétricas (negativas). Tendem a atrair para a sua superfície cargas
de sinal contrário existentes em partículas vizinhas e na água.
Assim, num solo fino, além das forças gravíticas, há outras
(mais importantes!) que são estas forças de superfície de
natureza eletroquímica!
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
-
+
-
+
-
+
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+ +
+ +
+
Molécula de água
Ião de sal
Cargas elétricas 
(+ e - )
Mecânica dos Solos
Além disso, as partículas têm atividade química, que se 
manifesta por terem à superfície grande número de cargas
elétricas (negativas). Tendem a atrair para a sua superfície cargas
de sinal contrário existentes em partículas vizinhas e na água.
Depósito sedimentar argiloso no fundo do mar
Mecânica dos Solos
À superfície de uma bacia de sedimentação, cada partícula atrai
para a sua superfície moléculas de água e iões de sais até ficar
eletricamente neutra. Cerca-se de uma espessa camada (difusa), 
cujos volume e peso são maiores do que os da própria partícula.
Depósito sedimentar argiloso no fundo do mar
Mecânica dos Solos
Na Natureza, o solo argiloso “nasce” com um grande teor em
água, um grande índice de vazios, logo, com consistência
praticamente nula!
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Evolução do índice de vazios na carga e na descarga num
ensaio de carregamento vertical confinado
Mecânica dos Solos 
 
0,6 
0,8 
1 
1,2 
1,4 
1,6 
1,8 
2 
2,2 
0 1000 2000 3000  ' v (kPa) 
e 
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Rigidez crescente
Tensão efetiva vertical
Evolução do índice de vazios na carga e na descarga
Mecânica dos Solos 
 
0,6 
0,8 
1 
1,2 
1,4 
1,6 
1,8 
2 
2,2 
0 1000 2000 3000  ' v (kPa) 
e 
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
A estrutura do solo fica no essencial 
preservada mesmo após a descarga (as 
deformações volumétricas são na quase 
totalidade de natureza plástica) 
Tensão efetiva vertical
Evolução do índice de vazios na carga e na descarga
Mecânica dos Solos 
 
0,6 
0,8 
1 
1,2 
1,4 
1,6 
1,8 
2 
2,2 
0 1000 2000 3000  ' v (kPa) 
e 
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
A estrutura do solo fica no essencial 
preservada mesmo após a descarga (as 
deformações volumétricas são na quase 
totalidade de natureza plástica) 
Tensão efetiva vertical
Existem perto da superfície muitos solos argilosos de elevada
consistência devido ao comportamento revelado pelo diagrama acima.
Evolução do índice de vazios na carga e na descarga
Mecânica dos Solos 
 
0,6 
0,8 
1 
1,2 
1,4 
1,6 
1,8 
2 
2,2 
0 1000 2000 3000  ' v (kPa) 
e 
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Solo normalmente 
consolidado
Solo 
sobreconsolidado
Tensão efetiva vertical
Fim da aula 3
Mecânica dos Solos 
Solos Argilosos (ou argilas) de Origem Sedimentar
2ª parte
Mecânica dos Solos
Depósito sedimentar argiloso no fundo do mar
Mecânica dos Solos
À superfície de uma bacia de sedimentação, cada partícula atrai
para a sua superfície moléculas de água e iões de sais até ficar
eletricamente neutra. Cerca-se de uma espessa camada (difusa), 
cujos volume e peso são maiores do que os da própria partícula.
Depósito sedimentar argiloso no fundo do mar
Mecânica dos Solos
Na Natureza, o solo argiloso “nasce” com um grande teor em
água, um grande índice de vazios, logo, com consistência
praticamente nula!
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
Curvas "sedimentação-compressão" para depósitos argilosos
normalmente consolidados (Skempton, 1970)
Profundidade (m)
Ín
d
ic
e
 d
e
 v
a
z
io
s
Mecânica dos Solos
 
0 eemin maxe
SOLOS ARENOSOS
e
Índice de 
compacidade
Sedimentação
Mecânica dos Solos
tempo geológico
Limites de Atterberg
 
0
0Gs
e
Sr = Sr Sr =
Limite
liquidez
Limite
plasticidade
Limite
retração
IP, índice de
plasticidade
Mecânica dos Solos
Onde está a argila no momento da sedimentação na Natureza?
Mecânica dos Solos
 
0
0