Mecanica dos solos em engenharia

MECANICA DOS SOLOS

        Quando mencionamos a palavra solo já nos vem à mente uma idéia intuitiva do que se trata. No linguajar popular a palavra solo está intimamente relacionada com a palavra terra, a qual poderia ser definida como material solto, natural da crosta terrestre onde habitamos, utilizado como material de construção e de fundação das obras do homem. A crosta terrestre é composta de vários tipos de elementos que se interligam e formam minerais. Esses minerais poderão estar agregados como rochas ou solo. Todo solo tem origem na desintegração e decomposição das rochas. As partículas resultantes deste processo de “deterioração” irão depender fundamentalmente da composição da rocha matriz e do clima da região. Por ser resultado da decomposição das rochas, o solo sempre vai apresentar um maior índice de vazios do que a rocha mãe, vazios estes ocupados por ar, água ou outros elementos variados. Por causa da intensa densidade e as fortes ligações existentes entre os minerais, as rochas são coesas, enquanto que os solos são granulares e estes grãos de solo podem ainda estar impregnados de matéria orgânica.  Uma definição precisa e teoricamente sustentada do significado da palavra solo é contudo bastante difícil, de modo que o termo solo adquire diferentes conotações a depender do ramo do conhecimento humano que o emprega. Para a Agronomia, o termo solo significa o material relativamente fofo da crosta terrestre, consistindo de rochas decompostas e matéria orgânica, o qual é capaz de sustentar a vida. Desta forma, os horizontes de solo para agricultura possuem em geral pequena espessura. Para a Geologia, o termo solo significa o material inorgânico não consolidado proveniente da decomposição das rochas, o qual não foi transportado do seu local de formação. Na Engenharia, é conveniente definir como rocha aquilo que é impossível escavar manualmente e que necessita de explosivo para seu desmonte. Assim, no âmbito da Engenharia, chamamos de Solo a rocha já decomposta ao ponto granular e passível de ser escavada apenas com o auxílio de pás e picaretas ou escavadeiras e de Rocha aquele material consolidado e firme que necessita de recursos explosivos para seu manejo ou movimentação.

Desta forma, podemos definir,  a grosso modo que, para a Engenharia, solo é um material granular composto de rocha decomposta, água, ar (ou outro fluido) e eventualmente matéria orgânica, que pode ser escavado sem o auxílio de explosivos. 

ORIGEM E COMPOSIÇÃO

Todo solo tem sua origem, imediata ou remota, na decomposição das rochas pela ação do intemperismo. A formação originária dos solos depende de pelo menos cinco fatores:

1. A natureza da rocha madre;
2. O clima da região;
3. O agente intempérico de transporte;
4. A topografia da região;
5. Os processos orgânicos

Segundo VARGAS (1978), os solos seriam divididos em quatro grandes grupos: Residuais, Transportados, Orgânicos e Pedogênicos. A camada superficial do solo fértil, também denominado solo agrícola, apresenta característica escura, fofa, úmida, rica em matéria orgânica, sais minerais e microrganismos. Abaixo dessa camada, há uma camada de rocha parcialmente fragmentada, com quase nenhuma matéria orgânica, poucos microrganismos e com minerais alterados. Logo abaixo existe uma camada com grandes quantidades de rocha fragmentada.  Vamos então estudar primeiro os conceitos e definições sobre Rocha.

[pic 1]                                            Figura 1:Formação dos solos

CCONCEITO DE ROCHA MADRE OU ORIGINAL

 Segundo a NBR 6502/93, Rocha é um “material sólido, consolidado e constituído por um ou mais minerais, com características físicas e mecânicas específicas para cada tipo”. Ela é definida de várias formas segundo sua origem, sua ocorrência, sua cor, textura, composição química, estrutura e propriedades. Define-se, então, como Rocha Madre, Rocha matriz ou rocha-mãe aquele material sólido, são e inalterado em sua estrutura e seus minerais e que não sofreu algum tipo de deterioração provocada por intempéries como o vento e a água. Denomina-se como Rocha Original aquela rocha que se desagregou para dar origem ao solo. Assim, por exemplo, se a rocha mãe for o granito, o solo terá muitos fragmentos dos minerais que formam o granito, como o quartzo, o feldspato e a mica. Em seus mais diversos tipos, são consideradas uma junção de dois ou mais minerais, agrupados ou não,  que são substâncias naturais formadas por componentes químicos equilibrados, e resultado de milhões de anos da ação de agentes deteriorantes como vento e chuva. As rochas são classificadas em três tipos, conforme a sua formação e origem:

• Rochas Magmáticas ou Igneas,
• Rochas Sedimentares e
• Rochas Metamórficas.

Rochas Magmáticas ou Igneas: surgiram do resultado do magma resfriado, expelido pelos vulcões. O magma é um material pastoso que originou as primeiras rochas em solo terrestre e se formou de duas formas: Intrusivas e Extrusivas.

        Também conhecidas como vulcânicas, as rochas intrusivas são formadas pelo magma solidificado nas profundezas e podem ser encontradas no Brasil na Serra da Mantiqueira, que é formada por granito, um exemplo de rocha intrusiva. Como também na Serra do Mar e em alguns pontos do Planalto Norte-Amazônico, encontramos Gabro e Sienito como exemplos desse tipo de rocha.

        Já as rochas extrusivas, conhecidas também como plutônicas, são formadas pelo magma solidificado pelo rápido resfriamento quando  expelido para a crosta ou próximo a ela. Temos como exemplos o Basalto, Andesito e Riolito.

Rochas Sedimentares: A nomenclatura dessas rochas é bastante sugestiva para a sua formação por serem formadas por resíduos de outras rochas já existentes e materiais orgânicos que carregados pela água ou vento se  ¨sedimentam¨  e dão origem a ela. 80% da cobertura da superfície dos continentes terrestres é composto por estas rochas. São divididas em três tipos: Orgânicas, Clásticas ou Detríticas e Químicas.

As rochas Sedimentares Orgânicas são formadas por restos de animais e vegetais que se acumulam e dão origem a rochas como Calcário e Carvão devido a pressão e temperatura a que são expostas.

As rochas Sedimentares Clásticas ou Detríticas são formadas por detritos de rochas antigas, compostas basicamente por sílica agregada a outros minerais. Temos como exemplos o Tilito e Arenito.

As rochas Sedimentares Químicas formam-se pela ação do líquido saturado no ambiente em que se encontram. Exemplos bastante comuns de rochas químicas são as Estalactites e Estalagmites.