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Tópicos sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais
2 Alguns fundamentos da mecânica dos solos não saturados
O solo não saturado é definido como o solo cujos vazios não estão completamente preenchidos
por água. No entanto, o domínio da mecânica dos solos não saturados se estende
a uma situação mais abrangente, qual seja: aos solos saturados quando submetidos a poropressões
de água negativas (Figura 1). Essas duas definições são, em princípio, contraditórias;
por isso, sua compreensão é importante. A literatura define o solo situado acima do nível
freático que se encontra no estado saturado, no qual atuam poropressões negativas, como
franja capilar, atribuindo a sua saturação a mecanismos capilares, os quais fazem a junção
entre os aspectos físicos, como o diâmetro dos capilares e o aspecto de energia de superfície,
predominando o primeiro. Esse conceito precisa, no entanto, ser ampliado, englobando a
energia decorrente das forças de adsorção, que constituem um fenômeno de natureza químico
mineralógica. Dada a grande mistura químico-mineralógica e textural que caracteriza os
solos na natureza, geralmente esses mecanismos atuam conjuntamente, podendo predominar
um ou outro segundo a composição do solo. Aqui, a abordagem inicial será restrita ao aspecto
convencional, abordando-se o problema como simples franja capilar. O capítulo 32 deste livro
discute a questão da energia decorrente das forças de adsorção.
(a)
(b)
Figura 1. O domínio da Mecânica dos Solos Não Saturados: a) condição do solo e b) distribuição de
poropressões de água.
O solo da franja de ascensão capilar está geralmente saturado; mas, por estar sob poropressões
de água negativas, é considerado pertencente ao domínio da mecânica dos solos não
saturados. As poropressões de água em um solo não saturado estão frequentemente sujeitas
a variações causadas pelas condições na fronteira entre o solo e a atmosfera e por alterações
químicas que fazem variar a sucção osmótica. No caso de processos de infiltração, a poropressão
da superfície pode aumentar drasticamente, seja durante eventos de precipitação, seja pela
oferta de água facilitada por sistemas de infiltração compensatórios.
O solo não saturado é composto por quatro fases: partículas sólidas, água, ar e película
contrátil. A Figura 2a ilustra essa situação para solo sedimentares e solos residuais pouco
intemperizados – solos saprolíticos. Fredlund e Rahardjo (1993) apresentam uma descrição