permeabilidade e fluxo unidimensional em solos...

Permeabilidade e Fluxo Unidimensional em solos - continuação

GEOTECNIA II

AULA 03

Prof. MSc. Douglas M. A. [email protected]

AULA 03 – Permeabilidade e Fluxo Unidimensional em Solos (cont.)

GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

Tensões no solo sob percolação

Fluxo ascendente

2

jL

LiL

L

LhL

hL

hLzLz

sub

wsub

wwn

wwn

wwwnw

j = força de percolação



Fluxo descendente

Tensões no solo sob percolação

3

jL

LiL

L

LhL

hL

hLzLz

sub

wsub

wwn

wwn

wwwnw

j = força de percolação



Gradiente crítico

4

O aumento de h, pode resultar

em tensão efetiva nula: jL sub

Fluxo ascendente!!!w

L

hj

w

subcrit

wsub

wsub

i

i

iLL

0



Gradiente crítico

5

Inexistência de contato grão a grão

Ao se atingir o gradiente crítico pode se ter o estado de “areia

movediça”

Argilas não atingem o estado “movediço”, pois têm coesão

Areias grossas e pedregulhos permitem uma vazão elevada,

de forma que é mais fácil encontrar a condição movediça em

areias finas



Gradiente crítico

Erosão interna

regressiva (piping)

O solo não é homogêneo

Concentrações de fluxo na

saída

Desagregação e arraste

de partículas de jusante

para montante

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Exemplo clássico

Barragem de Teton (EUA)



Redução do gradiente de saída

7

Solução muito adotada nos taludes de jusante de barragens:

dreno de pé (camadas de areia grossa)

Exemplo de aplicação: permeâmetro

Situação 1: Areias A e B com peso específico natural de 19 kN/m³ e

mesma permeabilidade

2,175,0

90,0:

90,010

1019:

75,020,0

15,0:

FSsegurançadeFator

icríticoGradiente

L

hihidráulicoGradiente

w

sub

1) kA = kB




8

Situação 2: Areia B é 4 vezes mais permeável que a areia A, mas

ambas ainda possuem o mesmo peso específico natural, de 19 kN/m³

Areia A é bloqueada pela areia B. Areia B tem FS aumentado

2) 4kA = kB

0,330,0

90,0:BareianasegurançadeFator

3,010,0

03,02,1

10,0

12,0

:areiacadaemGradiente

03,012,05

4

4

4

BemvazãoigualAemVazão

15,015,0 carga dePerda

FS

iei

cmhecmh

h

hhh

hhkhkhk

AL

hkA

L

hkQ

hhh

BA

BA

AA

AABBAA

B

B

BBA

A

AAA

BA




9

Diagramas de Tensões verticais

kPa

kPau

kPa

6,03,29,2'

:efetivaTensão

3,21010,010,003,0

jusante) àou montante à (análise

:interface na neutraPressão

9,210,01910,010

:camadas das interface na totalTensão

kPa

iL wsub

6,0'

103,0910,0'

'

:2) nto(procedime efetivaTensão



Levantamento de fundo

Aumentando-se a carga hidráu-

lica (h), pode-se ter tensão efetiva

nula na base do permeâmetro

O peso das partículas é

equilibrado pelo fluxo de água

Levantamento e dispersão dos

grãos de solo

Levantamento de fundo pode

ocorrer quando se escava uma

argila e existe areia sob ela

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Filtros de proteção

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Evitar que partículas finas de um solo sejam conduzidas pela

água para dentro de um material mais grosso (granular)

Drenos, camadas de transição em barragens

Protege contra piping




Critérios de filtro de Terzaghi:

O filtro deve ser mais permeável que o solo

Não permitir a passagem do solo fino para o filtro

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solofiltro DD 1515 5

solofiltro DD 8515 5




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Material S –

deseja-se

dimensionar filtro

para este material

Material P –

não é permeável

o suficiente

Material R –

permite

passagem do

solos S

Material Q –

satisfaz os dois

critérios




Exemplo

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