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MSO1 - Mecânica dos Solos I

Origem e Formação dos Solos

Prof.: Flavio A. Crispim

UNIVERSIDADE DO ESTADO DEMATO GROSSO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

SINOP - MT2012

Prof. Flavio A. Crispim

Definição de solo

Pode ser definido como um sistema trifásico (fase sólida, líquida e

gasosa)

É constituído por materiais minerais e orgânicos

Cobre a maior parte das extensões continentais do planeta

Sólidos

Água

Ar

Solo saturado:

Sólidos

Água

1.In

trod

ução

Mecânica dos Solos I - 2012/I 2


Definição de solo

Em profundidade, apresenta seções aproximadamente paralelas,

denominadas horizontes ou camadas

Solo

Solo orgânico

Completamente intemperizado

Altamente intemperizado

Moderadamente intemperizado

(50 a 90% de rochas)

Levemente intemperizado

Rocha

Residualmaduro

Saprolito ouResidual

jovem

Alteração de rocha

Rocha alterada

Regolito

DNIT (2006) Mitchell e Soga (2005)

1.In

trod

ução



Definição de solo

Os horizontes são distintos do material de origem inicial em muitas

propriedades e características:

físicas, químicas, mineralógicas, biológicas e morfológicas

Estão submetidos à influência de fatores genéticos e ambientais

variados:

o próprio material de origem, a topografia, o clima e a ação de

macro e microorganismos

1.In

trod

ução



Definição de solo

O - camada superficial de orgânico, sob condições de boa drenagem

H - camada orgânica, sob condições de má drenagem

A - horizonte superficial mineral, caracterizado pela acumulação de

matéria orgânica decomposta associada com a fração mineral

E - horizonte mineral caracterizado pela perda por eluviação de argila

silicatada, óxidos de Fe e de Al ou matéria orgânica com resultante

acúmulo de quartzo e outros minerais mais resistentes de tamanho

areia ou silte

1.In

trod

ução

Horizontes



Definição de solo

B - acúmulo de argila, matéria orgânica e oxi-hidróxidos (Fe e Al)

C - material não consolidado relativamente pouco afetado por

processos pedogenéticos e

R - camada mineral consolidada, representada pela rocha inalterada

1.In

trod

ução

Horizontes



Definição de solo

1.In

trod

ução

Horizontes



Definição de solo

1.In

trod

ução



Origem

2.P

roce

ssos

de

For

maç

ão



Origem

2.P

roce

ssos

de

For

maç

ão

Para fins geotécnicos, os solos, quanto a sua origem, podem ser

agrupados em dois grandes grupos: solos residuais e solos

transportados



Origem

Solos residuais2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação

São aqueles que permanecem no local onde se formaram

Os materiais vão se tornando tanto mais diferentes do material de

origem quanto mais afastados deste

O perfil é estruturado

verticalmente a partir da rocha sã


Solo

Solo orgânico

Completamente intemperizado

Altamente intemperizado

Moderadamente intemperizado

(50 a 90% de rochas)

Levemente intemperizado

Rocha

Residualmaduro

Saprolito ouResidualjovem

Alteração de rocha

Rocha alterada

Regolito

DNIT (2006) Mitchell e Soga(2005)


Origem

Solos residuais2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação

A rocha de origem condiciona em grande parte as características dos

solos residuais dela derivados


Decomposição de rochas (Adaptada de DNIT, 2006)

Tipo de rocha Composição mineral Tipo de solo

Basalto Plagioclásio; piroxênios Argiloso (pouca areia)

Quartzito Quartzo Arenoso

Filitos Micas (sericita) Argiloso

Granito Quartzo, feldspato, mica Areno-argiloso (micáceo)


Origem

Solos transportados2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação

São aqueles que foram levados ao seu atual local por algum agente

transportador, dos quais se destacam a água, a gravidade, o vento e as

geleiras



Origem


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

Os solos resultantes do transporte por força das águas são chamados

de solos aluvionares ou aluviões

São comuns camadas de granulometria distinta devidas a diversas

épocas de deposição



Origem


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

Os solos formados por transporte devido à gravidade são chamados de

coluvionares

São formados pelo escorregamento, a partir elevações e encostas

ficando depositados aos pés das elevações



Origem


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

O transporte pelo vento dá origem a depósitos eólicos em que

predominam partículas arredondadas devido ao intenso atrito entre as

mesmas

As geleiras ao se movimentar podem transportar materiais diversos,

formando depósitos em que uma matriz fina (argila, silte, areia) pode

envolver fragmentos rochosos dispersos



Intemperismo

2.P

roce

ssos

de

For

maç

ão

Conjunto de modificações físicas (desagregação), químicas

(decomposição) e biológicas que atuam sobre as rochas

Fatores que controlam a ação do intemperismo

Relevo:ondulado, suave

Clima:temperatura e chuvas

Tempo de exposição da rocha

Fauna e flora: fornecem matéria orgânica para as

reações químicas e

remobilizam materiais

Rocha de origem:apresenta resistência

diferenciada às condições do

ambiente



Intemperismo

Influência do relevo2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Intemperismo

Influência do clima2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

% d

e ar

gila

no

solo

s

esmectitacaulinita

oxi-hidróxidosde Fe e Al

Pluviosidade anual (mm)



Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Intemperismo

Influência da rocha de origem2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação

Olivina

Augita

Hornblenda

Biotita

Plagioclásio Ca2+

Muscovita

Quartzo

Plagioclásio Na+

Feldspato K+

Est

abili

dade

cre

scen

te

Men

or

In

tem

peris

mo

M

aior



Intemperismo

Intemperismo físico2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação



O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a

superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o

intemperismo químico

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



O ambiente da superfície terrestre, caracterizado por pressões e

temperaturas baixas e riqueza de água e oxigênio é muito diferente do

daquele em que as a maioria das rochas se formaram

Assim quando as rochas afloram à superfície a Terra seus minerais

entram em desequilíbrio e através de reações químicas transformam-se

em outros minerais mais estáveis nesse novo ambiente

O principal agente de intemperismo químico é a água da chuva que

infiltra e percola através das rochas

Intemperismo

Intemperismo químico2.

Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Hidratação

Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e

formando um novo mineral

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Hidratação

Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e

formando um novo mineral

CaSO4 + 2 H2O → CaSO4.2H2O

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

Anidrita Gipso



Dissolução

CaCO3 → Ca2+ + CO32-

NaCl → Na+ + Cl-

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

Calcita Halita



Hidrólise

Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que

quando em contato com água sofrem hidrólise

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Hidrólise

Ocorre na faixa de pH de 5 a 9

Os íons H+, resultado da ionização da água, substituem nas estruturas

minerais os cátions K+, Na+, Ca2+ e Mg2+ que são liberados para a

solução do solo

A estrutura do mineral na interface sólido/solução é rompida liberando

Si e Al

Estes elementos podem recombinar-se formando minerais secundários

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Hidrólise total

Toda a sílica e potássio são eliminados

Condições de alta pluviosidade e drenagem eficientes

Formação de gibsita - Al(OH)3 (alitização)

KAlSi3O8 + 8 H2O → Al(OH)3 + 3 H4SiO4 + K+ + OH

Nessas condições também pode ocorrer formação de óxi-hidróxidos de

ferro (ferralitização)

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Hidrólise parcial

Sílica e potássio não são eliminados totalmente do perfil, e reagem

com o alumínio formando aluminossilicatos hidratados (argilominerais)

Parte da sílica e todo o potássio são eliminados (siatilização)

Formação de caulinita (relação Si:Al = 1:1, monossialitização)

2 KAlSi3O8 + 11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH

Parte da sílica e parte do potássio são eliminados

Formação de esmectita (relação Si:Al = 2:1, bissialitização)

2,3 KAlSi3O8 + 8,4 H2O → Si3,7Al0,3O10Al2(OH)4K0,3 + 3,2 H4SiO4 + 2 K+ + 2 OH

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação



Oxidação

O principal exemplo é o ferro que se encontra nos minerais ferro-

magnesianos primários como a biotita, anfibólios, piroxênios e olivinas,

na forma de Fe2+

Liberado em solução, oxida-se a Fe3+ e precipita como novo mineral

Intemperismo


Pro

cess

os d

e F

orm

ação

PiroxênioFeSiO3

Fe2+ Oxi-hidróxidosde ferro

HematitaFe2O3

GoethitaFeOOH

SiO2 O2

Fe3+

H2O



Ocorre quando as transformações causadas nas rochas tornam-se,

sobretudo estruturais

Ocorre importante reorganização e transferência dos minerais

formadores do solo, principalmente, argilominerais e oxi-hidróxidos de

ferro e alumínio

Desempenham papel importante neste caso a fauna e flora que

modificam e movimentam enormes quantidades de material

Pedogênese

2.P

roce

ssos

de

For

maç

ão



Pedogênese

2.P

roce

ssos

de

For

maç

ão

Gnaisse


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