Índices Físico do Solo e Estado das areias e argilas

Transcrição

1 Univridad d Várza Grand Índic Fíico do Solo Etado da aria argila Diciplina: Mcânica do olo Prof.: Marcl Sna Campo nagl@gmail.com

2 Índic Fíico Elmnto Contituint d um olo O olo é um matrial contituído por um conjunto d partícula ólida, dixando ntr i vazio qu podrão tar tar parcial ou totalmnt prnchido pla água. É poi no cao mai gral, um itma dipro formado por trê fa: ólida, líquida gaoa. 2

3 O ESTADO DO SOLOS Índic fíico ntr a trê fa: o olo ão contituído d trê fa: Partícula ólida; Água; Ar Comportamnto do olo F(quantidad rlativa d cada fa) 3

4 Índic Fíico É xtrmamnt difícil parar o difrnt tado m qu a água aprnta no olo, é, no ntanto, d grand intr tablcr uma ditinção ntr o mmo. A água contida no olo pod r claificada m: Água d contituição Água adiva ou adorvida Água livr Água higrocópica Água capilar 4

5 Índic Fíico Água d contituição é a qu faz part da trutura molcular da partícula ólida; Água adiva ou adorvida é aqula plícula d água qu nvolv adr fortmnt a partícula ólida; Água livr é a qu ncontra m uma dtrminada zona do trrno, nchndo todo o u vazio; Água higrocópica é a qu ainda ncontra m um olo co ao ar livr. Água capilar é aqula qu no olo d grão fino ob plo intrtício capilar dixado pla partícula ólida, além da uprfíci livr da água. 5

6 Índic Fíico A água livr, higrocópica capilar ão A água livr, higrocópica capilar ão a qu podm r totalmnt vaporada plo fito do calor, a uma tmpratura maior qu 100 C. Quanto a fa gaoa, qu prnch o vazio da dmai fa, é contituída por ar, vapor d água carbono combinado. 6

7 Índic Fíico 7

8 Índic Fíico O índic a rlaçõ qu rão aprntado, dmpnham um important papl no tudo da propridad do olo, uma vz qu ta dpndm do u contituint da dpndm do u contituint da proporçõ rlativa ntr l, aim como da intração d uma fa obr a outra. a = (água) 8

9 TEOR DE UMIDADE (): O ESTADO DO SOLOS Dfin- umidad (h) d um olo como ndo a razão ntr o po da água contida num crto volum d olo o po da part ólida xitnt nt mmo volum, xpra m porcntagm. dpndm do tipo d olo; dado m %; variam d 10 a 40% Argila orgânica 140% P P 100 9

10 10

11 Gotcnia I ÍNDICE DE VAZIOS (): ÍNDICES FÍSICOS A razão ntr o volum d vazio Vv o volum V da part ólida d um olo, Trzaghi introduziu t índic ao tudar o fnômno do adnamnto do olo, poi a variação d volum, ó dpnd d uma variávl Vv, uma vz qu V não varia. adimnional; varia d 0,5 a 1,5; argila orgânica ( > 3); não é obtido, ma im calculado; não pod r zro. V V v 11

12 POROSIDADE (n): ÍNDICES FÍSICOS É a razão ntr o volum d vazio o volum total d uma amotra do olo: n V V v 100 rlação ntr volum d vazio volum total unidad m (%); varia d 30 a 70%; não pod r 0 nm maior qu 100%. 12

13 ÍNDICES FÍSICOS GRAU DE SATURAÇÃO (S ou S r ): unidad m (%); varia d 0 a 100%. S 100 PESO ESPECÍFICO DOS GRÃOS OU SÓLIDOS (γ S ): unidad m (kn/m³); varia d 24 a 30 kn/m³; P dtrminado m Laboratório V V V v PESO ESPECÍFICO DA ÁGUA (γ ): unidad m (kn/m³); função da tmpratura; valor adotado d 10 kn/m³. P V 13

14 ÍNDICES FÍSICOS PESO ESPECÍFICO NATURAL (γ n ): unidad m (kn/m³); varia d 17 a 21 kn/m³; xcção argila mol com 14 kn/m³; obtido m Laboratório (volum conhcido ou balança hidrotática) n P V PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO (γ d ): unidad m (kn/m³); varia d 13 a 19 kn/m³; xcção argila mol com 4 kn/m³. PESO ESPECÍFICO SATURADO (γ at ): unidad m (kn/m³); da ordm d 20 kn/m³. d at P V P at V 14

15 ÍNDICES FÍSICOS PESO ESPECÍFICO SUBMERSO (γ ub ): unidad m (kn/m³); cálculo d tnõ ftiva; da ordm d 10 kn/m³. ub nat RELAÇÃO ENTRE OS ÍNDICES Apna trê do índic aprntado ão obtido dirtamnt m laboratório:, γ γ n. O dmai ão calculado por corrlaçõ (quaçõ). 15

16 ÍNDICES FÍSICOS V = 1 V v = V = S. 16

17 ÍNDICES FÍSICOS RELAÇÕES DIRETAS: n ( 1 ) 1 1 d 1 at 1 EQUAÇÕES DEDUZIDAS: 1 n 1 d d S 17

18 VALORES TÍPICOS ÍNDICES FÍSICOS 18

19 ÍNDICES FÍSICOS 19 TODAS EQUAÇÕES PODEM SER ESCRITAS EM TERMOS DE MASSA ESPECÍFICA (ρ) G ou G ou d d 1 1 ( ) ( ) G ou G ou at at 1 ) (1 1 Dnidad rlativa: Adimnional

20 ÍNDICES FÍSICOS Exrcício 1: Uma amotra d olo úmido m cápula d alumínio tm uma maa d 462g. Apó a cagm m tufa obtv amaa ca da amotra igual a 364 g. Dtrminar o tor d umidad do olo conidrando a maa da cápula 39 g: 20

21 ÍNDICES FÍSICOS Exrcício 2: O po pcífico natural d um olo é 16,5 kn/m 3. Sabndo qu = 15% G = 2,7, dtrmin: a) Po pcífico co b) Poroidad c) Grau d aturação G ou S d ( ) d 1 ub at n 1 1 d nat n 1 21

22 ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE O tado m qu ncontra uma aria pod r xpro plo u índic d vazio. para abr o tado é ncário comparar o com rlação ao max min. max é obtido colocando- cuidadoamnt o matrial m um fraco, com uma quda controlada. Dtrmina- o po pcífico calcula- o max min é obtido vibrando- a aria dntro d um mold. O índic d vazio máximo mínimo dpndm da caractrítica da aria. Dcrição da aria min max Aria uniform d grão angular 0,70 1,10 Aria bm graduada d grão angular 0,45 0,75 Aria uniform d grão arrdondado 0,45 0,75 Aria bm graduada d grão arrdondado 0,35 0,65 22

23 ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Etando a dua aria com = 0,65. Qual aria é mai compacta? D r ou CR COMPACIDADE RELATIVA max max nat min D r ou CR ( 1 nmin ) ( nmax n) ( n n ) ( 1 n) max min 23

24 ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Quanto maior o CR, mai compacta é a aria. CLASSIFICAÇÃO CR Aria fofa abaixo d 0,33 Aria d compacidad média ntr 0,33 0,66 Aria compacta acima d 0,66 Aria compacta: maior ritência; dformabilidad 24

25 ESTADO DAS AREIAS - COMPACIDADE Exrcício 2: No campo obtv- qu um olo arnoo foi compactado numa maa pcífica úmida d 1,72 g/cm 3 num tor d umidad d 9,0%. Em laboratório, dtrminou- qu G = 2,66, max = 0,82 min = 0,42. Pd- para dtrminar ua compacidad rlativa quando compactado. G ou ( ) 1 1 d d 1 1 S d n 1 n 1 ub at nat CR max 1 max nat min 25

26 ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA SENSITIVIDADE DA ARGILA A ritência da argila dpnd do arranjo ntr o grão do índic d vazio m qu ncontra. Foi obrvado qu, quando ubmtm crta argila ao manuio, a ua ritência diminui, ainda qu o índic d vazio ja mantido contant. Sua conitência apó o manuio (amolgada) pod r mnor do qu no tado natural (indformado). E fnômno, qu ocorr d manira difrnt conform a formação argiloa foi chamado d nitividad da argila 26

27 ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Manuio: Aria dfaz Argila conitência Caractrítica rlacionada a firmza, adrência ritência. A ritência da argila é xpra por mio do naio d comprão impl, dvido a io tm-: CONSISTÊNCIA RESISTÊNCIA, EM kpa Muito mol <25 Mol 25 a 50 Média 50 a 100 Rija 100 a 200 Muito rija 200 a 400 Dura >400 Arranjo ntr o grão; Índic d vazio. 27

28 Tnão cialhant ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA SENSITIVIDADE DA ARGILA - Solo Sdimntar (arranjo trutural da partícula) - Solo Ridual (caractrítica da rocha mã; ou ai dpoitado ntr a partícula, cauando fito cimntant m olo latrítico) Ritncia da argila natural (Ri) > Ritência d argila amolgada (Ra) _i = _A S R indformado R amolgado Ritência mdida plo naio d comprão impl Dformação pcífica 28

29 ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA SENSITIVIDADE DA ARGILA SENSITIVIDADE CLASSIFICAÇÃO 1 Innitiva 1 a 2 Baixa nitividad 2 a 4 Média nitividad 4 a 8 Snitiva >8 Ultra-nitiva (quick clay) Indica qu argila vir a ofrr uma ruptura, ua ritência apó ta ocorrência é bm mnor. Baixada Santita natural atrro d 1,5m amolgada 0,5m 29

30 ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Índic d conitência Etado m f() f () Da mma forma qu o, por i ó da aria não diz nada, o tor d umidad, por i ó, não indica o tado da argila. (Limit d conitência) Argila B Argila A p p L L Comportamnto Smlhant: Argila A (L = 80) Argila B (L = 50) Indica a poição rlativa da umidad ao limit d mudança d tado. IC L L p 30

31 ESTADO DAS ARGILAS - CONSISTÊNCIA Índic d conitência CONSISTÊNCIA ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA Mol < 0,5 Média 0,5 a 0,75 Rija 0,75 a 1,0 Dura > 1,0 Exrcício 3: Com o dado d uma argila aprntado a guir, dtrmin u índic d conitência ua nitividad: Rindformad o natural = 50%; S R L = 60%; amolgado P = 35%; L R natural = 82 kpa; IC R amolgado = 28 kpa. L p 31