aula 10: a Água no solo - percolaÇÃo · percolação • a água, presente nos vazios do solo,...
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AULA 10: A ÁGUA NO SOLO -
PERCOLAÇÃO
Prof. Augusto Montor | Mecânica dos Solos
Percolação
• A água, presente nos vazios do solo, quando submetida a diferenças de potenciais, desloca-se no seu interior.
IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DA PERCOLÇÃO:
a) Cálculo das vazões quantidade de água que infiltra
no solob) Análise de recalques relacionado a diminuição do
índice de vazios (expulsão de água desses vazios)c) Estabilidade tensão efetiva depende da pressão
neutra
6.1 A ÁGUA NO SOLO
Percolação
• PERMEABILIDADE DOS SOLOS
A presença de água no solo tem sido vista como problema em termos de engenharia geotécnica pelos seguintes fatores:
- geração de pressões indesejáveis- erosão externa ou interna do solo- recalque diferido no tempo (adensamento do solo)- instabilidade em escavações e em taludes- redução da resistência ao cisalhamento dos solos
6.1 A ÁGUA NO SOLO
Percolação
MODELOS DE FLUXO DE ÁGUA PERMEÂMETROS
6.1 AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO
NÃO HÁ
FLUXO!
Percolação
LEI DE DARCY:
“Estudo da vazão da água em função de fatores geométricos”
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
LEI DE DARCY:
Q Vazão (m³/s)A Área da seção transversal (m²)k Coeficiente de permeabilidade (variável com o tipo do
solo) (m/s)h carga que se dissipa na percolação (m)L Comprimento de percolação (m)
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
LEI DE DARCY:
A relação h/L da lei de Darcy também é conhecida como gradiente hidráulico (i).
𝑄 = 𝑘. 𝑖. 𝐴
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
LEI DE DARCY:
A relação h/L da lei de Darcy também é conhecida como gradiente hidráulico (i).
𝑄 = 𝑘. 𝑖. 𝐴
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
LEI DE DARCY:
Dividindo a vazão pela área de percolação, obtemos a velocidade v com que a água percola no solo (velocidade de percolação de Darcy).
𝑣 = 𝑘. 𝑖
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
COMO DETERMINAR O COEFICIENTE k DE CADA SOLO?
1. MÉTODOS DIRETOSa) Permeâmetro de carga constante
b) Permeâmetro de carga variável
Bombeamento em poçosInfiltração em furos de sondagem
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
LABORATÓRIO
CAMPO
Percolação
2. MÉTODOS INDIRETOS
Associados a interpretação de fenômenos que dependem docoef. de permeabilidade, como é caso do ensaio deadensamento do solo, ou o correlações empíricas (Hazenpara areais, por exemplo).
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
a) Permeâmetro de carga constante
É uma repetição do experimento de Darcy
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
a) Permeâmetro de carga constante
A carga h é mantida constante durante um certo tempo e
a água percolada é colida e seu volume medido.
conhecidos o volume percolado e o tempo necessário para a percolação VAZÃO (m³/s, por exemplo)
𝑄 = 𝑘. 𝑖. 𝐴
𝑘 =𝑄
𝑖. 𝐴
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
a) Permeâmetro de carga constante
Este ensaio é indicado para solos arenosos, uma
vez que apresentam maiores coeficientes de permeabilidade.
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
a) Permeâmetro de carga variável
O ensaio de permeabilidade com carga variável é
indicado para solos finos, quando o coeficiente de permeabilidade é muito baixo.
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
a) Permeâmetro de carga variável
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
a) Permeâmetro de carga variável
Verifica-se o tempo que a água na bureta superior
leva para baixar da altura inicial hi à altura final hfnum instante qualquer t, a partir do início.
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Percolação
a) Permeâmetro de carga variável
k coef. de percolaçãoa área da buretaA área transversal do corpo de prova L comprimento de percolação t tempo de percolaçãohi altura inicialhf altura final
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
• Características do fluido (peso específico e viscosidade etemperatura) bem como a natureza e o estado do solo,tais como dimensão dos vazios (granulometria, estruturado solo), índice de vazios (e) ou porosidade (n), grau desaturação, por exemplo, são fatores que intervém napermeabilidade dos solos.
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
FORÇA DE PERCOLAÇÃO (fp)
A força de percolação nada mais é do que uma força dearraste que atua sobre os sólidos na mesma direção daslinhas de fluxo, tendo como unidade a mesma do pesoespecífico, isto é, força por unidade de volume.
𝑓𝑝 = 𝑖. 𝛾𝑤
onde i é o gradiente hidráulido (h/L) e w o peso específico daágua adotado como sendo igual a 10 kN/m³.
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Percolação
VALORES TÍPICOS DE COEFICIENTES DE PERMEABILDIADE
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Percolação
EXERCÍCIOS
1. Em um permeâmetro de carga constante, adote h=28cm,z= 24cm e L=50cm. A seção transversal do perímetro é de530cm². Mantida a carga hidráulica, mediu-se um volume de100cm³ escoando em 18 segundos. Qual o coef. depermeabilidade k do material?
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Percolação
EXERCÍCIOS
2. Num ensaio de permeabilidade com carga variável,quando a carga h era de 65cm, acionou-se o cronômetro.Trinta segundos após, a carga h era de 35cm. Sabendo queL=20cm e A=77cm² são as dimensões do corpo de prova ea área da bureta é de 1,2cm². Qual o coeficiente depermeabilidade do solo em estudo?
6.1 PERMEABILIDADE DOS SOLOS