A compactação altera a porosidade do solo e sua ocupação por água e ar. O gráfico abaixo ilustra as modificações na porosidade total (pt, cm³/cm³), espaço aéreo (ea, cm³/cm³), conteúdo volumétrico (uv, cm³/cm³) e gravimétrico (ug, g/g) de água com a compactação (aumento da densidade). Essas alterações podem ser simuladas para diferentes valores de conteúdo gravimétrico de água no solo no início da compactação e para diferentes valores de densidade de partículas. Vale ressaltar que não é possível eliminar todos os poros do solo nem expulsar toda água da amostra. Portanto, o extremo compactado não é atingido no solo.
Conteúdo de água da amostra no início da compactação, g/g
Equações utilizadas
A porosidade total (pt) decresce linearmente com a densidade (ds):
pt = 1-ds/dp (Eq.1)
Em que dp é a densidade de partículas.
O conteúdo volumétrico de água (uv) aumenta com o aumento da ds:
uv = ug*ds/dag (Eq.2)
Em que ug é o conteúdo gravimétrico de água e dag é a densidade da água.
O espaço aéreo (ea) decresce com o aumento da densidade (ds):
ea = pt-uv (Eq.3)
Em um dado valor de densidade, toda a porosidade está ocupada por água. Nesse estado de compactação, uv = pt (Eq.2 = Eq.1):
ug*ds/dag = 1-ds/dp (Eq.4)
ug*ds/dag+ds/dp = 1 (Eq.5)
ds(ug/dag+1/dp) = 1 (Eq.6)
ds = 1/(ug/dag+1/dp) (Eq.7)
Até a densidade calculada com a Eq.7, a ug permanece constante, a uv aumenta linearmente e o ea decresce linearmente. A partir desse ponto, o solo permanecerá sempre saturado, o ea será igual a zero e a uv será igual à pt. A continuidade da compactação expulsa água da amostra, o que diminui a proporção (massa de água)/ (massa dos sólidos), (ug). A diminuição da ug pode ser calculada rearranjando a Eq.7.
ug = dag(1/ds-1/dp) (Eq.8)
A Eq.8 é válida apenas para densidades maiores que a calculada com a Eq.7. Diferentemente, a ug pode ser calculada para qualquer densidade, rearranjando a Eq.2:
ug = dag*uv/ds (Eq.9)
A porosidade total (pt) decresce linearmente com a densidade (ds):
pt = 1-ds/dp (Eq.1)
Em que dp é a densidade de partículas.
O conteúdo volumétrico de água (uv) aumenta com o aumento da ds:
uv = ug*ds/dag (Eq.2)
Em que ug é o conteúdo gravimétrico de água e dag é a densidade da água.
O espaço aéreo (ea) decresce com o aumento da densidade (ds):
ea = pt-uv (Eq.3)
Em um dado valor de densidade, toda a porosidade está ocupada por água. Nesse estado de compactação, uv = pt (Eq.2 = Eq.1):
ug*ds/dag = 1-ds/dp (Eq.4)
ug*ds/dag+ds/dp = 1 (Eq.5)
ds(ug/dag+1/dp) = 1 (Eq.6)
ds = 1/(ug/dag+1/dp) (Eq.7)
Até a densidade calculada com a Eq.7, a ug permanece constante, a uv aumenta linearmente e o ea decresce linearmente. A partir desse ponto, o solo permanecerá sempre saturado, o ea será igual a zero e a uv será igual à pt. A continuidade da compactação expulsa água da amostra, o que diminui a proporção (massa de água)/ (massa dos sólidos), (ug). A diminuição da ug pode ser calculada rearranjando a Eq.7.
ug = dag(1/ds-1/dp) (Eq.8)
A Eq.8 é válida apenas para densidades maiores que a calculada com a Eq.7. Diferentemente, a ug pode ser calculada para qualquer densidade, rearranjando a Eq.2:
ug = dag*uv/ds (Eq.9)
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