Pontifícia Universidade Católica de Goiás Geotecnia I (Eng 1061)

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1 Pontifícia Universidade Católica de Goiás Geotecnia I (Eng 1061)
Água no Solo Ensaios de Permeabilidade Docente: João Guilherme Rassi Almeida Goiânia 2013/2

2 Água no solo A água pode estar presente no solo de várias formas:
Água de constituição É a água presente dentro da constituição física do material, há água compondo sua estrutura; Água adsorvida É uma quantidade pequena de água ligada à parede do grão, sendo retirada a altíssimas temperaturas; Água higroscópica É uma quantidade de água que encontra-se envolta ao grão e não conseguimos retirá-la na temperatura ambiente, necessita-se de uma estufa; Geotecnia I

3 Água no solo Água livre É a água que se encontra solta, livre do grão, onde não há ligação nenhuma. Essa conseguimos retirar na temperatura ambiente; Água capilar Capilaridade é a capacidade que a água tem em aderir a uma superfície por tensão superficial; Geotecnia I

4 Água nos Solos Estudar a migração da água no solo e as tensões provocadas por ela Problemática relacionada à água nos solos: Erosão Interna (piping) Recalques (↓e) Estabilidade de Taludes Partículas granulares (↓ influência na resistência) Partículas de Argila (↑ influência na resistência) Recalques: redução do índice de vazios (expulsão da água) Estabilidade de Taludes (Areias: resistência grãos-grãos) (Argila: agua dissolve as ligações cimentícias)

5 Permeabilidade dos Solos
Lei de Darcy Q = vazão (m³/s) K = coeficiente de permeabilidade (m/s) h = carga hidráulica que dissipa na percolação (m) L = distância a percorrer (m) A = área (m²) K ≈ Velocidade Gradiente Hidráulico (i) = h / L Perda de carga por espaço percorrido

6 Permeabilidade dos Solos
Estado do solo: fofo ou compactato Grau de saturação: a água flui por vazios ocupados por água (tensão superficial da água é um obstáculo) Solos tropicais (aglomerados) (K elevado) Fração fina apresenta maior importância no fator da permeabilidade Areia grossa c/ finos pode ser menos permeável que uma areia fina uniforme. Fatores de influência Tamanho, arranjo e forma dos grãos Estado do solo (e) Grau de saturação

7 Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Permeâmetro de carga constante (i) = h / L

8 Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Permeâmetro de carga variável p/ coef. de permeabilidade muito baixos (1) (2) Sinal negativo (-a); pois h diminui com o tempo a = área da bureta a x dh = volume escoado no Dt (1) = (2)

9 Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Exercício – Permeâmetro de carga cte h = 28 cm z = 24 cm L = 50 cm A = 530 cm² Ynat_areia = 18 kN/m³ V_saída = 100cm³ Dt = 18s k = ? (k = 1,87 x 10-2 cm/s) Se a água da bureta estivesse em Z, não haveria fluxo, pois não há carga hidráulica (i) = h / L

10 Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Exercício – Permeâmetro de carga variável h1 = 65 cm Dt = 30 s h2 = 35 cm L = 20 cm A = 77 cm² a_bureta = 1,2 cm² a) K = 6,45x10-³ cm/s b) K = 6,23x10-³ cm/s (i) = h / L a) k = ? b) Estime k pela lei de Darcy (adote carga média)

11 Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Coeficientes Empíricos Método de Hazen: f (diâmetro e forma dos grãos) Solos arenosos e uniformes k (cm/s) D_efet (cm) D_efet = D10 = diâmetro na curva granulométrica, correspondente à porcentagem que passa igual a 10%

12 Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
Exercício – Método de Hazen a) k = ? k (cm/s) D_efet (cm) D10_copacabana = 0,1 mm – R: 10^(-2) cm/s D10_tiete = 0,12 mm – R: 1,44 x 10^(-2) cm/s

13 hp = H - ha Cargas e Pressões
Carga Total (H) - altura que a água subiria num tubo (Solo: considere as perdas equipotenciais) hA (Carga Altimétrica) hp = H - ha hp = H - ha