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Capilaridade dos solos

1. Aula 2 –Capilaridade
dos Solos
Mecânica dos Solos Avançada
Prof.ª Karina Taiza Tomé
08/03/2023

2. Estrutura da água
•Aáguamodificaconsideravelmenteas
propriedadesdomaciçoterroro;
•Influencianodimensionamentodasobrasde
terraouestruturasdefundação;
•Capacidadedemodificaraspropriedadesdo
solotemligaçãodiretacomestrutura
molecular.

3. Estruturadaágua
Distribuição de
força em todas as
direções.
Maior atração entre as
partículas superficiais.
Coesão:capacidade
queumasubstância
temdepermanecer
unida,resistindoà
separação.

4. Estrutura da água
•Águapossuicarganegativapróximoaooxigênioepositivaaos
hidrogênios;
•Argilasnegativamentecarregadasirãoatrairaáguapelo
carregamentopositivodohidrogênio;
•Essaatraçãocontribuiparaoefeitodecapilaridade.

5. Tensão superficial
•Fenômenocapilarestáassociadoatensãosuperficial;
•Atensãosuperficialfazcomqueacamadadeumlíquidovenhaase
comportarcomoumamembranaelástica;
•Fenômenoémaisperceptívelnasinteraçõesentreáguaear.

6. Tensão superficial
Lagarto
basilisco

7. Tensão superficial

8. Capilaridade
Define-secomoomovimentodaáguaqueocorredemaneira
ascendente,sendoocasionadaporduasforçasdistintas:
•Atensãosuperficialdaágua.
•Aatraçãodaáguaemsuperfíciessólidas.

9. Capilaridade
•Adesãoaotubo
devidro;
•Coesãoentreas
moléculas de
água.
força deadesãoágua + vidro > força de coesão do líquido

10. Capilaridade
Moléculasdeáguasobempelotubocapilaratéque
ocorraoequilíbriodeseupesoedadiferençade
pressão,criandoumpontodemenisco.

11. A capilaridade no solo

12. Capilaridade

13. Capilaridade
•Superfíciedeumlíquidopodedeixardeserplana;
•Surgeumanossapressãop;
•ConsiderandoumasuperfícieesféricacomraiodecurvaturaR,essa
pressãoédadapelafórmuladeLaplace:

14. Ângulo de contato
Obs.:Paraáguaevidro, normalmente, considera-se α= 0º.

15. Cálculo da altura capilar
Onde:
•σ é a tensão superficial do líquido
•α é o ângulo de contato
•ρ é a densidade do líquido
•g é a aceleração da gravidade
•r é o raio do tubo

16. Cálculo da altura capilar
Paraaequaçãoanterior:
•α<90°,cosα>0eh>0=ascensãocapilar;
•α>90°,cosα<0eh<0=depressãocapilar
Paraáguaemcapilaresdevidro,podemosusarσ=0,073N.m
−1
,α=0°,ρ=
1000kg.m-3eg=9,81m.s-2,eaequaçãosetorna:

17. Capilaridade do solo
•Aalturamáximadeascensãocapilardependedaordemdegrandeza
dosvaziosedesuaspartículas;
•Terrenospedrugulhososaalturaédealgunscentímetros;
•Solosarenososdeumadoismetros;
•Terrenosargilosospodemchegaradezenasdemetros.

18. Capilaridade
•Equaçãodacapilaridade
emrelaçãoaodiâmetro
dostuboscapilares.

19. Capilaridade
•Comparaçãodaascensão
capilaremdoissolosarenosos.

20. Capilaridade

22. Meniscos capilares
•Partículasemcontatocomaáguacriammeniscoscapilaresdevidoa
adesão;
•Devidoaosmeniscossurgemforçasdecontatoresultantesdatensão
superficial;
•Forçasresultantesqueaproximamaspartículas=COESÃOAPARENTE
DOSOLO

23. Meniscos capilares

24. Meniscos capilar
•Coesãoaparente
•Areiaúmida:resistência
•Areiasaturada:perdatotal
daresistência.

25. Tensões em solos não saturados

26. Tensões em solos não saturados

27. •Variáveisdetensãoevariáveisdeporopressãosãotratadasdemaneira
isolada.
•MatyaseRadhakrishna(1968)assumiramqueosoloéconstituídoportrês
fases:
➢Tensõesnafasesólida:tensordetensõesσ;
➢Tensõesnafasear:tensor??????
??????;
➢Tensõesnafaseágua:tensor??????
??????
Tensões em solos não saturados

28. Variável de
estado de
tensão para
solo não
saturado

29. Tensões em solos não saturados
•(σ−ua):tensõeslíquidaserepresentaoexcessodetensãoaplicadaem
relaçãoàtensãonafasear;
•(σ−uw):excessodetensãoaplicadaemrelaçãoàtensãoentredois
fluidos;
•(ua–uw):diferençadetensãoentredoisfluidos;
•Otermo(ua–uw)échamadodesucçãomatricialousomentesucção.

30. Problemas na engenharia devido à capilaridade