permeabilidade e fluxo unidimensional em solos -...

Permeabilidade e Fluxo Unidimensional em solos - continuação

GEOTECNIA II

SLIDES 03

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

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

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

Força de Percolação

A perda de carga ao longo da direção de fluxo se dá por

atrito viscoso

Esforço é provocado na direção de fluxo

Força dissipada:

Força de Percolação (j) = força por unidade de volume

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AhF wh = carga hidráulica dissipada

A = área transversal ao fluxo

www i

L

h

AL

Ahj

Válida em fluxo permanente

Partículas não são carregadas

devido ao peso próprio e à coesão



Tensões no solo sob percolação

Fluxo ascendente

3

jL

LiL

L

LhL

hL

hzLLz

sub

wsub

wwsat

wwsat

wwwsatw

j = força de percolação



Fluxo descendente

Tensões no solo sob percolação

4

jL

LiL

L

LhL

hL

hLzLz

sub

wsub

wwsat

wwsat

wwwsatw

j = força de percolação



Gradiente crítico

5

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

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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

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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 saturado de 19 kN/m³

e mesma permeabilidade

2,175,0

90,0:SegurançadeFator

90,010

1019:críticoGradiente

75,020,0

15,0:hidráulicoGradiente

FS

i

L

hi

w

sub

1) kA = kB



Redução do gradiente de saída

9

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

ambas ainda possuem o mesmo peso específico saturado, 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

mhemh

h

hhh

hhkhkhk

AL

hkA

L

hkQ

hhh

BA

BA

AA

AABBAA

B

B

BBA

A

AAA

BA



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





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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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Exemplo

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