ensayo de permeabilidad

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UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA ENSAYO DE PERMEABILIDAD CURSO : Mecánica de Suelos I DOCENTE : Ing. Carmen Ortiz ALUMNO : Joseph Lipa Flores TACNA - 2014

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ensayo de permeabilidad

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Page 1: Ensayo de Permeabilidad

UNIVERSIDAD

PRIVADA DE TACNA

ENSAYO DE PERMEABILIDAD

CURSO :

Mecánica de Suelos I

DOCENTE :

Ing. Carmen Ortiz

ALUMNO :

Joseph Lipa Flores

TACNA - 2014

Page 2: Ensayo de Permeabilidad

Ensayo de Permeabilidad

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INDICE

I. CONCEPTO......................................................................................................Pág 3

II. IMPORTANCIA DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD.....................................Pág 3

III. FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD DEL SUELO...................Pág 5

IV. RELACION DE LA PERMEABILIDAD CON LA ESTRUCTURA Y TEXTURA DEL

SUELO..............................................................................................................Pág 5

V. FORMAS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD...............................................Pág 6

VI. TIPOS DE ENSAYO DE PERMEABILIDAD......................................................Pág 9

VII. MEDICION DE LA PERMEABILIDAD DEL SUELO EN LABORATORIO.........Pág 10

VIII. MEDICION DE LA PERMEABILIDAD DEL SUELO EN CAMPO......................Pág 10

IX. DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD...............Pág 16

X. CONCLUSIONES..............................................................................................Pág 18

XI. RECOMENDACIONES……………………………………………………………...Pág 18

XII. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….Pág 19

XIII. VIDEO DE SUSTENTACION……………………………………………………….Pág 19

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Ensayo de Permeabilidad

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INTRODUCCION

Uno de los estudios geotécnicos importantes a realizar antes de la construcción,

es la determinación de lapermeabilidad del suelo.

En caso de que hubiere agua subterránea en movimiento, en régimen permanente

u ocasional, debe determinarse la permeabilidad de dicho terreno. No siempre las

mediciones de permeabilidad hechas con muestras de laboratorio son confiables

ni concluyentes sobre el comportamiento del terreno. Por ello es preciso efectuar

ensayos in situ.

Estas mediciones son puntuales y mediante ellas se practican perforaciones para

la obtención de valores indicativos de la permeabilidad del suelo.

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Ensayo de Permeabilidad

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ENSAYO DE PERMEABILIDAD

I. CONCEPTO

El ensayo de permeabilidad es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo

para realizar un reconocimiento geotécnico. Existen diferentes formas de

ensayo que pueden agruparse en tres: ensayos de permeabilidad en calicatas,

en sondeos y en pozos.

En cualquier caso, se obtiene la permeabilidad media de la zona afectada por

el ensayo, que varía entre unos decímetros a centenares de metro. Siempre

existe la incertidumbre sobre la razón de anisotropía en permeabilidad del

terreno y, en terrenos formados por varios materiales, sobre las relaciones

entre las permeabilidades de cada uno. Con determinadas disposiciones de

ensayo, es posible obtener datos que permitan la estimación de estas

razones, pero en general es un factor desconocido en la interpretación del

ensayo.

El CTE menciona dos de los ensayos empleados más usados para medir la

permeabilidad del terreno ensondeo ( in situ), donde se describen los métodos

e indicaciones de uso; éstos son: Ensayo de Lefranc y Ensayo de Lugeon.

II. IMPORTANCIA DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD

A. Permeabilidad es la propiedad que

tiene el suelo de transmitir el agua y

el aire y es una de las cualidades

más importantes que han de

considerarse para la piscicultura. Un

estanque construido en suelo

impermeable perderá poca agua por

filtración.

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Ensayo de Permeabilidad

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B. Mientras más permeable sea el

suelo, mayor será la filtración.

Algunos suelos son tan

permeables y la filtración tan

intensa que para construir en ellos

cualquier tipo de estanque es

preciso aplicar técnicas de

construcción especiales. En un

volumen de esta colección que

aparecerá próximamente se

ofrecerá información sobre dichas

técnicas.

C. Por lo general, los suelos se

componen de capas y, a menudo, la

calidad del suelo varía

considerablemente de una capa a

otra. Antes de construir un

estanque, es importante determinar

la posición relativa de las capas

permeables e impermeables. Al

planificar el diseño de un estanque

se debe evitar la presencia de una

capa permeable en el fondo para

impedir una pérdida de agua

excesiva hacia el subsuelo a causa

de la filtración.

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Ensayo de Permeabilidad

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D. Los diques del estanque se deben construir con un tipo de suelo que

garantice una buena retención del agua. La calidad del suelo tendrá que

comprobarse, repetimos, teniendo presente ese aspecto.

III. FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD DEL SUELO

Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata

de factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar

valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un

estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable

comprobación de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del

suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por

capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la

roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es probable

que las mediciones de la permeabilidad sean representativas.

Nota: ya sabe usted que el suelo está constituido por varios horizontes, y que,

generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades físicas y químicas

diferentes. Para determinar la permeabilidad del suelo en su totalidad, se debe

estudiar cada horizonte por separado.

IV. RELACION DE LA PERMEABILIDAD CON LA TEXTURA Y ETRUCTURA

El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la

tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa

de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el

número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura

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del suelo y también influyen en su permeabilidad.

A. Variación de la permeabilidad según la textura del suelo

Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea

la textura del suelo, más lenta será la permeabilidad:

SUELO TEXTURA PERMEABILIDAD

Suelos arcillosos Fina De muy lenta a muy rápida

Suelos limosos

Moderadamente fina

Moderadamente gruesa

Suelos arenosos Gruesa

B. Variación de la permeabilidad según la estructura del suelo

La estructura puede modificar considerablemente las tasas de

permeabilidad mostradas anteriormente de la forma siguiente:

Existe la práctica general de alterar la estructura del suelo para reducir la

permeabilidad, por ejemplo, en la agricultura de regadío mediante

la pudelación de los campos de arroz, y en la ingeniería civil mediante la

compactación por medios mecánicos de las presas de tierra. Se pueden

aplicar prácticas similares en los estanques piscícolas con miras a reducir la

filtración de agua.

V. FORMAS DEL ENSAYO DE PERMEABILIDAD

A. Ensayos en calicatas

En calicatas, es posible la realización de ensayos de permeabilidad

mediante llenado de agua hasta una cota superior al nivel

freático circundante, y luego midiendo el descenso del nivel de agua en la

cata con el tiempo, o bien achicando el agua del interior y dejando

Tipo de estructura Permeabilidad

Laminar Gran traslapo De muy lenta a muy rápida

Ligero traslapo

En bloque

Prismática

Granular

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Ensayo de Permeabilidad

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posteriormente recuperar el nivel.

En cualquier caso, el ensayo permite, mediante la aplicación de la

formulación correspondiente, estimar el coeficiente de permeabilidad

midiendo el tiempo de recuperación.

B. Ensayos en sondeos

Las mismas variantes de ensayo son posibles en sondeo (ensayos

Lefranc). Para el ensayo, se levanta algo la entubación, dejando una

porción de sondeo en el fondo sin entubación lateral. A continuación se

realiza el ensayo, en cualquiera de sus modalidades (carga fija o variable,

alimentación o achique de agua).

En el caso de ensayos de carga constante, se mantiene el nivel de agua

en el sondeo mediante la adición de un determinado caudal. El caudal que

se filtra, depende de la permeabilidad, de la forma:

siendo H la diferencia de niveles de agua entre el interior del sondeo y el

nivel freático, y k el coeficiente de permeabilidad del suelo. El factor de

proporcionalidad, n, depende de las condiciones de control de cada caso

(diámetro del sondeo, longitud de la zona sin entubación, proximidad de

estratos impermeables, etc.),

para

para

En el caso de ensayos de carga variable, se mide lo que desciende el

nivel de agua en un tiempo determinado. La expresión correspondiente es:

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Ensayo de Permeabilidad

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siendo y los valores de H en los tiempos y

respectivamente, el diámetro de la entubación en la zona de

oscilación del nivel de agua. Los valores de n varían según las

características de la entubación y del terreno en que se realiza.

Los resultados de los ensayos son muy sensibles a algunos factores de la

ejecución como la limpieza del fondo del sondeo, la posibilidad de

filtraciones por el contacto de la tubería y el terreno, etc.

Otros ensayos en sondeo son los denominados ensayos Lugeon,

consistentes en inyectar agua a presiones crecientes, en un tramo limitado

por dos obturadores.

Se define launidad Lugeon como la permeabilidad que permite la admisión

de 1 litro de agua por minuto y por metro lineal de sondeo, a una presión

de 1 MPa (10 kp/cm²).

Este ensayo se emplea en macizos rocosos, para definir la inyectabilidad

de cimientos de presas de fábrica.

C. Ensayos en pozos

Cuando la permeabilidad del terreno es un factor crítico, como ocurre en

grandes excavaciones bajo el nivel freático, el método más fiable es la

ejecución de ensayos de bombeo en pozo, en régimen transitorio o

permanente.

Se trata de ensayos costosos, pues implican la excavación del pozo de

bombeo, y de los sondeos para alojamiento de los piezómetros que

permitan medir la evolución de la superficie libre del agua a distintas

distancias del pozo.

La interpretación de los resultados del ensayo depende de las condiciones

de contorno en cada caso particular.

Tanto el diseño del ensayo como la supervisión de su ejecución y su

interpretación, requieren la intervención de técnicos especialistas en el

tema.

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Ensayo de Permeabilidad

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VI. TIPOS DE ENSAYO DE PERMEABILIDAD

A. Ensayo de Lefranc

Ensayo de carga constante o variable; se lo emplea para medir

el coeficiente de permeabilidad en suelos permeables o

semipermeables, de tipo granular, situados por debajo del nivel freático y

en rocas muy fracturadas. Consiste en rellenar de agua el sondeo y medir

el caudal que se necesita para mantener constante el nivel (ensayo a

régimen permanente); o se mide la velocidad de descenso del nivel de

agua (ensayo a régimen variable).

Se mide el caudal de admisión cada 5 minutos manteniendo en la boca del

sondeo el nivel constante durante 45 minutos. Si la admisión es muy alta,

se mide por minuto durante 20 minutos y luego cada 5 minutos hasta

completar los 45'.

Este ensayo, antes de medir tiempos y caudales, requiere que el sondeo

se llene de agua, controlando que el aire es expulsado y luego se

estabiliza el nivel y velocidad de descenso, lo cual indica que ya se ha

logrado el régimen permanente.

B. Ensayo de Lugeon

Ensayo a efectuar en terreno rocoso.En los macizos rocosos la

permeabilidad representa una de las características de mayor variabilidad

dentro de la misma formación rocosa. Es por ello que, al cuantificar la

permeabilidad lo que se obtiene es un orden de magnitud.

Este ensayo se efectúa en el interior de sondeos, es un procedimiento

muy difundido que sirve para calcular el coeficiente de permeabilidad en

profundidad. Su aplicación es muy útil para valorar la permeabilidad global

de un macizo rocoso, por ello se lo usa en terrenos poco permeables y

cohesivos.

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Consiste en la medida del volumen de agua que se puede inyectar en un

tramo del sondeo, de longitud L , durante un tiempo T y a una determinada

presión H que ha de mantenerse constante.

El tramo donde se va a realizar el procedimiento se aísla mediante un

obturador superior, y es el fondo del sondeo que actúa como obturador

inferior.La permeabilidad obtenida se expresa en unidades Lugeon (Lg).La

unidad Lugeon vale 1 litro por minuto y metro, bajo una presión de 10

kg/cm2 ; esto equivale aproximadamente 1 × 10 -7 m/s.

VII. MEDICIION DE LA PERMEABILIDAD DEL SUELO EN EL LABORATORIO Para la ingeniería civilse basan en el coeficiente de permeabilidad. Cuando

usted lleva una muestra no alterada a un laboratorio de análisis para medir la

permeabilidad, se toma una columna de suelo y se somete a condiciones

determinadas, tales como saturación de agua y una carga de agua constante.

El resultado lo recibirá en forma de tasa de permeabilidad o de coeficiente de

permeabilidad.

Clases de permeabilidad de los suelos

Coeficiente de permeabilidad (K en m/s)

Límite inferior Límite superior

Permeable 2x10-7 2x10-1

Semipermeable 1x10-11 1x10-5

Impermeable 1x10-11 5x10-7

VIII. MEDICIÓN DE LA PERMEABILIDAD DEL SUELO EN EL CAMPO

Para medir la permeabilidad del suelo en el campo, usted puede recurrir a una

de las pruebas siguientes:

A. Evaluación visual de la tasa de permeabilidad del horizonte del suelo

La permeabilidad de los distintos horizontes del suelo se puede evaluar

mediante el estudio visual de determinadas características del suelo, que,

según han demostrado los edafólogos, guardan estrecha relación con las

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clases de permeabilidad. El factor más importante para evaluar la

permeabilidad del suelo es la estructura, su tipo, grado y características de

agregación, tales como la relación entre la longitud de los ejes horizontal y

vertical de los agregados y la dirección y el grado del traslapo.

Si bien ni la textura del suelo ni las manchas de color constituyen por sí

solas indicios confiables, estas propiedades del suelo también pueden

ayudar a estimar la permeabilidad cuando se les considera conjuntamente

con las características estructurales. Para evaluar visualmente la

permeabilidad de los horizontes de suelo, haga lo siguiente:

Examine un perfil de suelo no alterado en una calicata.

Determine los horizontes de suelo presentes.

Utilizando el Cuadro 17A, evalúe la clase de permeabilidad que

corresponde a cada horizonte y estudie cuidadosamente las

características estructurales del suelo.

Confirme sus resultados mediante las demás propiedades del suelo que

figuran en el Cuadro 17B.

En el Cuadro 15 se puede encontrar la amplitud de variación de las

tasas de permeabilidad.

CUADRO 17A: Indicadores visuales de permeabilidad; características estructurales del suelo.

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CUADRO 17B: Indicadores visuales de permeabilidad: textura, comportamiento físico y color del suelo

B. Ensayo sencillo para estimar la permeabilidad del suelo

1º Excave un hoyo hasta la altura de la cintura.

2º En las primeras horas de la mañana llénelo de agua hasta el borde;

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3º Por la noche, parte del agua se habrá filtrado en el suelo.

4º Vuelva a llenar el hoyo de agua basta el borde y cúbralo con tablas o ramas frondosas.

5º Si a la mañana siguiente la mayor parte del agua permanece en el hoyo, la permeabilidad del suelo es apta para construir un estanque piscícola en ese lugar.

6º Repita este ensayo en diferentes lugares las veces que sea necesario de acuerdo con la calidad del suelo

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C. Ensayo más preciso de campo para medir las tasas de permeabilidad 1º Examine cuidadosamente los dibujos que hizo al estudiar los perfiles del

suelo.

2º Excave un hoyo de aproximadamente 30

cm de diámetro hasta alcanzar el horizonte

superior menos permeable.

3º Recubra completamente las paredes del

hoyo con arcilla pesada mojada o revístalas con

una lámina de material plástico, si dispone de

ella, para impermeabilizarlas.

4º Vierta agua en el hoyo hasta que ésta alcance unos

10 cm de profundidad.

5º Al principio el agua se filtrare con bastante

rapidez y tendrá que reponerla a medida que

desaparece. La filtración disminuirá cuando los

poros del suelo se saturen de agua. Entonces

podrá medir la permeabilidad.

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Ensayo de Permeabilidad

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6º Cerciórese de que el agua contenida en el hoyo

tiene unos 10 cm de profundidad como antes. Si

no es así, añada agua hasta alcanzar esa

profundidad.

7º Introduzca en el agua una vara de medir y

anote la profundidad exacta del agua en

milímetros (mm).

8º Compruebe el nivel del agua en el hoyo cada

hora, durante varias horas. Anote la tasa de

filtración por hora. Si el agua se filtra con

demasiada rapidez, añada agua hasta alcanzar

nuevamente el nivel de 10 cm. Mida con sumo

cuidado la profundidad del agua.

9º Cuando las mediciones por hora sean casi iguales, la tasa de permeabilidad

es constante y puede dejar de medir.

10º Si hay grandes diferencias en la filtración por hora, continúe añadiendo agua

en el hoyo para mantener la profundidad de 10 cm hasta que la tasa de

filtración se mantenga casi igual.

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NOTA: compare los valores de filtración con la siguiente tabla para saber

TASA DE PERMEABILIDAD EN mm/h

APTITUD DEL HORIZONTE PARA FONDO

Inferior a 2 Infiltración aceptable: suelo apto

2 - 5 Infiltración rápida: el suelo es apto SOLO si la infiltración se debe a la estructura del suelo que desaparecerá cuando se llene el estanque

5 - 20 Infiltración excesiva: suelo no apto a menos que pueda reducirse la infiltración como se describe infra

IX. DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD Para obtener una medición más exacta de la permeabilidad del suelo, puede

realizar el siguiente ensayo de campo que le dará un valor para el coeficiente

de permeabilidad:

1º Utilizando una barrena de sondeo, perfore en el

suelo un hoyo de aproximadamente 1 m de

profundidad (A), en el lugar donde desea

determinar el coeficiente de permeabilidad.

2º Llene el hoyo de agua hasta el borde (B/C).

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Ensayo de Permeabilidad

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3º Durante por lo menos 20

minutos (B/C), vuelva a llenar

el hoyo hasta el borde cada

cinco minutos para asegurarse

de que el suelo está

completamente saturado

4º Añada agua basta el borde del

hoyo y empiece a medir la

velocidad a que baja la

superficie del agua, utilizando

un reloj para medir el tiempo y

una regla graduada en

centímetros para medir la

distancia (P) entre la superficie

del agua y el borde del hoyo

(D). Deje de medir cuando la

velocidad sea casi constante

EJEMPLO:

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Ensayo de Permeabilidad

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CÁLCULOS

Donde:

K = coeficiente de permeabilidad

V = Vol. de agua recolectado a la salida

L = longitud de la muestra

H = diferencia de nivel

A = área transversal de la muestra

t = tiempo de ensayo

X. CONCLUSIONES

El suelo que se utiliza en el aparato de permeabilidad nunca es igual al

suelo que se tiene en el terreno, siempre está algo alterado.

Se trabajó con una material granular para que la muestra se sature más

rápido en el laboratorio.

En caso de haber trabajado con limos o arcillas, la muestra tardará más en

saturarse.

Para analizar la permeabilidad de la muestra, la muestra debe quedar

completamente saturada.

XI. RECOMENDACIONES

Utilizar el equipo necesario para la prueba de permeabilidad en laboratorio.

Se debe dejar saturar la muestra durante 72 hrs. como mínimo para que el

material este perfectamente saturado.

Etiquetar cada uno de los suelos, capsulas según sea el caso.

Llevar una seguimiento adecuado del ensayo de permeabilidad en campo,

para que los datos recogidos sean los más óptimos.

K = V*L_ H*A*t

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Ensayo de Permeabilidad

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XII. BIBLIOGRAFIA

http://www.structroad.com/files/pdfs/norma-inv-e-130-07-permeabilidad-

suelos972064575.pdf

http://www.buenastareas.com/ensayos/Ensayo-Permeametro-De-Cabeza-

Constante-y/2419099.htm

ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_training/FAO_training/general/x6706s/x6706s09.htm

XIII. VIDEO DE SUSTENTACION

https://www.youtube.com/watch?v=3TmuD0qGvwQ