DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Apresentação em tema: "DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL"— Transcrição da apresentação:

1 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS Aula 05 PERMEABILIDADE MECÂNICA DOS SOLOS E DAS ROCHAS Aula 07 Percolação de Água

2 PERMEABILIDADE X PERCOLAÇÃO
Capacidade que tem o solo de permitir o escoamento de água através de seus vazios, sendo a grandeza da permeabilidade expressa pelo coeficiente de permeabilidade do solo, k. X PERCOLAÇÃO Envolve o movimento da água através do solo.

3 Introdução Todos os solos são permeáveis.
A água é livre para circular entre as partículas, através dos poros interconectados. A água flui dos pontos de maior carga para os de menor carga, respeitando as condições de contorno.

4 Importância do estudo do movimento da água no solo
Estimativa do fluxo de água subterrânea sob as mais variadas condições hidráulicas, para a investigação de problemas envolvendo: drenagem em construções subterrâneas análise de estabilidade de barragens de terra estruturas de contenção de valas sujeitas a forças de percolação

5 Equação de Bernouille A carga total é dada por: h = carga total
u = pressão v= velocidade da água g = aceleração da gravidade w= peso específico da água

6 CARGAS NA ÁGUA O fluxo de água é a resposta de mudanças de energia (ou energia potencial total) entre dois pontos. A energia num ponto pode ser definida pela Equação de Bernoulli. Considerando um fluido não viscoso e incompressível.

7 Equação de Bernouille Fluxo Referência Onde: Dh é a carga perdida (energia / peso unitário) sobre a distância L. Se a carga cinética é desprezível a equação anterior será: OBS. É necessário conhecer a carga total “h” para a análise de percolação, onde h = u/gw + z. É necessário conhecer a pressão “u” para a análise de estabilidade de taludes, onde a poro pressão altera a tensão efetiva do solo.

8 Equação de Bernouille Fluxo Referência Carga em um ponto:

9 Equação de Bernouille Perda de carga entre dois pontos: Fluxo
Referência Perda de carga entre dois pontos:

10 Equação de Bernouille Fluxo Referência Gradiente hidráulico:

11 FLUXO UNIDIMENSIONAL ÁGUA SUBTERRÂNEA: é definida como a água abaixo do lençol freático (N.A.); PERCOLAÇÃO: envolve o movimento da água através do solo, O fluxo de água através do solo é laminar para os tipos de solo considerados (areia, silte e argila). Quando os vazios são grandes (pedregulho) fluxo turbulento pode ocorrer. Quando o fluxo é turbulento ele deve ser interrompido ao invés de ser calculado.

12 FLUXO UNIDIMENSIONAL TIPOS DE PERCOLAÇÃO:
Vários tipos de fluxos são definidos a seguir: 1 - Fluxo Estacionário: As variáveis do problema (carga hidráulica) não mudam com o tempo. 2 - Fluxo não Estacionário ou Transiente: As variáveis do problema mudam com o tempo, devido a mudanças das condições de contorno com o tempo.

13 FLUXO UNIDIMENSIONAL:

14 Lei de Darcy Em 1856 DARCY publicou sua lei que diz: “A velocidade de fluxo da água através de meios porosos é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico, i”: Onde: - distância / tempo - distância / tempo - adimensional.

15 Lei de Darcy Área de solo = A Fluxo, q Área de vazios = Av
Área de sólidos = As

16 q = vA = Avv’ A = Av + As Lei de Darcy q = v (Av + As ) = Avv’ onde:
v’ = velocidade de percolação Av = área de vazios na seção transversal do elemento A = Av + As q = v (Av + As ) = Avv’

17 Lei de Darcy onde: Vv = volume de vazios no elemento
Vs = volume de sólidos no elemento e = índice de vazios n = porosidade

18 Valores de permeabilidade (cm/s)
10-5 10-8 10-2 argilas pedregulhos areias siltes Grossos Finos Para solos granulares, k = f(e ou D10)

19 Ensaios de permeabilidade Carga constante
Q = Avt = A(ki)t onde Q = volume de água coletado A = área da seção transversal do elemento de solo t = duração da coleta de água Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa Bureta graduada

20 Ensaios de permeabilidade Carga constante
Q = Avt = A(ki)t Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa Bureta graduada

21 Ensaios de permeabilidade Carga variável
Tubo Graduado Onde: q = vazão a = área da seção transversal da bureta Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa

22 Ensaios de permeabilidade Carga variável
Tubo Graduado Integrando: Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa

23 Permeabilidade equivalente em solos estratificados
q = v.1.H = v1.1.H1 + v2.1.H2 + …+ vn1.Hn onde: v = velocidade de descarga média vn = velocidade de descarga na nésima camada Direção do Fluxo

24 Permeabilidade equivalente em solos estratificados
v = kH, eq ieq v1 = kH1 i1 v2 = kH2 i2 … vn = kHn in ieq = i1 = i2 = …= in

25 Permeabilidade equivalente em solos estratificados
v = v1 = v2 = … = vn e h = h1 + h2 + …+ hn Direção do Fluxo

26 Permeabilidade equivalente em solos estratificados
Direção do Fluxo v = v1 = v2 = … = vn h = h1 + h2 + …+ hn h = H1i1 + H2i2 + …+ Hnin

27 Permeabilidade equivalente em solos estratificados
Direção do Fluxo h = H1i1 + H2i2 + …+ Hnin