UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CURSO DE

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL SNP 38 D 53 – Técnicas de Melhoramento de Solos Tropicais Prof. : Flavio A. Crispim (FACET/SNP-UNEMAT) SINOP - MT 2015

Definição de solo Pode ser definido como um sistema trifásico (fase sólida, líquida e gasosa) É constituído por materiais minerais e orgânicos 1. Introdução Cobre a maior parte das extensões continentais do planeta Sólidos Solo saturado: Água Sólidos Ar Água Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 2

Definição de solo Em profundidade, apresenta seções aproximadamente paralelas, denominadas horizontes ou camadas DNIT (2006) 1. Introdução Residual maduro Regolito Saprolito ou Residual jovem Mitchell e Soga (2005) Solo orgânico Solo Completamente intemperizado Alteração de rocha Moderadamente intemperizado (50 a 90% de rochas) Rocha alterada Levemente intemperizado Rocha Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 3

Definição de solo Os horizontes são distintos do material de origem inicial em muitas propriedades e características: 1. Introdução 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 4

Definição de solo Horizontes O - camada superficial de orgânico, sob condições de boa drenagem 1. Introdução 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 5

Definição de solo Horizontes B - acúmulo de argila, matéria orgânica e oxi-hidróxidos (Fe e Al) C - material não consolidado relativamente pouco afetado por 1. Introdução processos pedogenéticos e R - camada mineral consolidada, representada pela rocha inalterada Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 6

Definição de solo 1. Introdução Horizontes Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 7

1. Introdução Definição de solo Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 8

2. Processos de Formação Origem Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 9

Origem Para fins geotécnicos, os solos, quanto a sua origem, podem ser 2. Processos de Formação agrupados em dois grandes grupos: solos residuais e solos transportados Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 10

Origem Solos residuais 2. Processos de Formação 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 Regolito DNIT (2006) Mitchell e. Soga(2005) Residual maduro Solo Saprolito ou Residual jovem Solo orgânico Completamente intemperizado Alteração de rocha Moderadamente intemperizado (50 a 90% de rochas) Rocha alterada Levemente intemperizado Rocha Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 11

Origem Solos residuais 2. Processos de Formação 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) Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 12

Origem Solos transportados 2. Processos de Formação 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 13

Origem Solos transportados 2. Processos de Formação 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 14

Origem Solos transportados 2. Processos de Formação 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 15

Origem Solos transportados 2. Processos de Formação 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 16

Intemperismo Conjunto de modificações físicas (desagregação), químicas 2. Processos de Formação (decomposição) e biológicas que atuam sobre as rochas Fatores que controlam a ação do intemperismo Relevo: ondulado, suave Fauna e flora: fornecem matéria orgânica para as reações químicas e remobilizam materiais Clima: temperatura e chuvas Rocha de origem: apresenta resistência diferenciada às condições do ambiente Tempo de exposição da rocha Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 17

Intemperismo 2. Processos de Formação Influência do relevo Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 18

Intemperismo 2. Processos de Formação Influência do clima Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 19

Intemperismo % de argila no solos 2. Processos de Formação Influência do clima oxi-hidróxidos de Fe e Al caulinita esmectita Pluviosidade anual (mm) Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 20

Intemperismo 2. Processos de Formação Influência do clima Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 21

Intemperismo Influência da rocha de origem Plagioclásio Na+ Biotita Feldspato K+ Muscovita Menor Hornblenda Intemperismo Maior Plagioclásio Ca 2+ Augita Estabilidade crescente 2. Processos de Formação Olivina Quartzo Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 22

Intemperismo 2. Processos de Formação Intemperismo físico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 23

Intemperismo 2. Processos de Formação Intemperismo físico O intemperismo físico age fragmentando as rochas e aumentando a superfície em contato com o ar e água, abrindo caminho para o intemperismo químico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 24

Intemperismo 2. Processos de Formação Intemperismo físico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 25

Intemperismo 2. Processos de Formação Intemperismo físico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 26

Intemperismo 2. Processos de Formação Intemperismo físico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 27

Intemperismo químico 2. Processos de Formação 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 28

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Hidratação Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e formando um novo mineral Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 29

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Hidratação Moléculas de água entram na estrutura do mineral alterando-a e formando um novo mineral Ca. SO 4 + 2 H 2 O → Ca. SO 4. 2 H 2 O Anidrita Tec. de Melhoramento de Solos Gipso Prof. Flavio A. Crispim 30

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Dissolução Ca. CO 3 → Ca 2+ + CO 32 Na. Cl → Na+ + Cl. Calcita Tec. de Melhoramento de Solos Halita Prof. Flavio A. Crispim 31

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Hidrólise Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que quando em contato com água sofrem hidrólise Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 32

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Hidrólise Os principais minerais formadores das rochas são os silicatos que quando em contato com água sofrem hidrólise Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 33

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Hidrólise Ocorre na faixa de p. H de 5 a 9 Os íons H+, resultado da ionização da água, substituem nas estruturas minerais os cátions K+, Na+, Ca 2+ e Mg 2+ 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 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 34

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Hidrólise total Toda a sílica e potássio são eliminados Condições de alta pluviosidade e drenagem eficientes Formação de gibsita - Al(OH)3 (alitização) KAl. Si 3 O 8 + 8 H 2 O → Al(OH)3 + 3 H 4 Si. O 4 + K+ + OH Nessas condições também pode ocorrer formação de óxi-hidróxidos de ferro (ferralitização) Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 35

Intemperismo químico 2. Processos de Formação 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 KAl. Si 3 O 8 + 11 H 2 O → Si 2 Al 2 O 5(OH)4 + 4 H 4 Si. O 4 + 2 K+ + 2 OH Parte da sílica e parte do potássio são eliminados Formação de esmectita (relação Si: Al = 2: 1, bissialitização) 2, 3 KAl. Si 3 O 8 + 8, 4 H 2 O → Si 3, 7 Al 0, 3 O 10 Al 2(OH)4 K 0, 3 + 3, 2 H 4 Si. O 4 + 2 K+ + 2 OH Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 36

Intemperismo 3. Solos Tropicais Intemperismo químico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 37

Intemperismo 3. Solos Tropicais Intemperismo químico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 38

Intemperismo 2. Processos de Formação Intemperismo químico Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 39

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Oxidação O principal exemplo é o ferro que se encontra nos minerais ferromagnesianos primários como a biotita, anfibólios, piroxênios e olivinas, na forma de Fe 2+ Liberado em solução, oxida-se a Fe 3+ e precipita como novo mineral Piroxênio Fe. Si. O 3 Si. O 2 Fe 2+ Fe 3+ O 2 H 2 O Oxi-hidróxidos de ferro Goethita Fe. OOH Hematita Fe 2 O 3 Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 40

Intemperismo químico 2. Processos de Formação Oxidação Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 41

2. Processos de Formação Intemperismo Gnaisse Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 42

2. Processos de Formação Intemperismo Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 43

Peculiaridades Definição Apresenta peculiaridades de propriedades e de comportamento 3. Solos Tropicais decorrência da atuação de processos geológicos e/ou pedológicos típicos das regiões tropicais úmidas Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 44

Peculiaridades Definição Solo de comportamento geotécnico laterítico – pedologicamente é uma 3. Solos Tropicais variedade de solo do horizonte superficial laterítico (latossólico), típico das partes bem drenadas regiões tropicais úmidas Relação sílica/óxidos Ki = Si. O 2/R 2 O 3 < 2 Solo saprolítico (apresenta comportamento não laterítico) - resulta da decomposição e/ou desagregação in situ da rocha, mantendo, ainda, de maneira nítida, a estrutura (ou fábrica) da rocha que lhe deu origem Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 45

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Ocorrências Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 46

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Ocorrências Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 47

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Ocorrências Obs. : Pleistoceno (0, 01 a 1, 8 Ma) e terciário (1, 8 a 65 Ma) Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 48

Peculiaridades Solos lateríticos 3. Solos Tropicais Perfis naturais caracterizados por conter horizonte B: Obs. : Podzólico – atualmente Argissolo Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 49

Peculiaridades Solos lateríticos 3. Solos Tropicais Características geotécnicas - latossolos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 50

Peculiaridades Solos lateríticos 3. Solos Tropicais Características geotécnicas - latossolos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 51

Peculiaridades Solos lateríticos 3. Solos Tropicais Características geotécnicas - argissolos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 52

Peculiaridades Solos lateríticos 3. Solos Tropicais Características geotécnicas - argissolos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 53

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Solos saprolíticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 54

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 55

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração areia e pedregulho - lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 56

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração areia e pedregulho - lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 57

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração areia e pedregulho – saprolíticos Minerais - feldspatos, micas Fragmentos de rocha Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 58

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração areia e pedregulho - lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 59

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração silte - lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 60

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração silte - saprolíticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 61

Peculiaridades Constituição da fração argila – lateríticos 3. Solos Tropicais Processo de intemperismo intenso que produz remoção de sílica e acúmulo de alumínio Processo geral - liberação de sílica, alumínio, ferro e íons diversos como Ca, Mg, Na, K Considerando as respectivas solubilidades destes minerais, os últimos (de maior solubilidade) tendem a ser os primeiros a serem lixiviados do sistema, seguidos da sílica (menos solúvel, porém mais do que o ferro e alumínio), restando o alumínio que precipita como gibbsita Minerais comuns - Caulinita, gibbsita, goethita e hematita Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 62

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração argila – lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 63

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração silte - saprolíticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 64

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração argila – lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 65

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração argila – lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 66

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração argila – lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 67

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração silte - saprolíticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 68

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Constituição da fração argila – lateríticos Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 69

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Propriedades índices – LL e IP Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 70

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Propriedades índices – % < 0, 075 mm, LL e IP Exemplos: Solos com LL > 50 que não expandem quando compactados e imersos em água Solos com LL e IP baixo que expandem quando compactados e imersos em água Solos com mesmos LL e IP têm comportamento diferente Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 71

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Propriedades índices – % < 0, 075 mm, LL e IP Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 72

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Propriedades índices – dispersão de resultados Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 73

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Propriedades índices – dispersão de resultados Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 74

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Solo Tropical Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 75

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Solo Tropical Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 76

Peculiaridades 3. Solos Tropicais Solos brasileiros Tec. de Melhoramento de Solos Prof. Flavio A. Crispim 77