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TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS

PROF. ELAINE SOUZA

PERMEABILIDADE E FLUXO PARTE I

TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA

PERMEABILIDADE E FLUXO - PARTE IFLUXO UNIDIMENSIONAL

➡ ÁGUA NO SOLO

- A água ocupa a maior parte ou a totalidade dos vazios do solo;

- Quando submetida a diferença de potenciais, a água se desloca no seu interior;



➡ ÁGUA NO SOLO- IMPORTÂNCIA do estudo da percolação da água nos solos:

a). Cálculo das vazões: estimativa da quantidade de água que se infiltra numa escavação;

b). Análise de recalques: frequentemente o recalque está associado com a diminuição de índice de vazios, que ocorre com a expulsão de água desses vazios;

c). Estudos de estabilidade: tensão efetiva (comanda a resistência do solo) depende da pressão neutra, que por sua vez, depende das tensões provocadas pela percolação da água.



➡ ÁGUA NO SOLO

AUSÊNCIA DE FLUXO



➡ ÁGUA NO SOLO

PRESENÇA DE FLUXO

Água percolando pela areia e vertendo livremente pela borda do permeâmtro.



➡ LEI DE DARCY

Percolar água através de uma amostra de solo de comprimento “L” e área “A”, a partir de dois reservatórios de nível constante, sendo “h” a diferença de cota entre ambos.



➡ LEI DE DARCY

COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE k

GRADIENTE HIDRÁULICO i

Q: vazão de percolação (m/s³); k: coeficiente de permeabilidade do solo (m/s); h/L: carga que dissipa na percolação por unidade de comprimento; i: coeficiente hidráulico; A: área transversal ao escoamento (m²).



➡ LEI DE DARCY

VELOCIDAE DE PERCOLAÇÃO v

Q: vazão de percolação (m/s³); k: coeficiente de permeabilidade do solo (m/s); i: coeficiente hidráulico; A: área transversal ao escoamento m². v: velocidade de propagação (m/s).

v

v



➡ COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE



➡ COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE1. Permeâmetro de CARGA CONSTANTE

•Indicado para solos de elevada permeabilidade;

•NBR 13292 (ABNT, 1995): Solo – Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos granulares à carga constante.



➡ COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE1. Permeâmetro de CARGA CONSTANTE

- Mantida a carga h a um certo tempo;

- Água colhida, volume medido; - Vazão e características geométricas

conhecidas.




•Indicado para solos de baixa permeabilidade;

•NBR 14545 (2000): Solo – Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos argilosos à carga variável.

2. Permeâmetro de CARGA VARIÁVEL



➡ COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE2. Permeâmetro de CARGA VARIÁVEL

- Tempo para água baixar de hi hf; - Instante t qualquer; - A vazão da água no solo igual a

vazão da água na bureta.



➡ COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE2. Permeâmetro de CARGA VARIÁVEL

Vazão no solo Vazão na bureta

v

v




•Em virtude de parâmetros envolvidos (altura livre de perfuração sem tubo de revestimento, NA, espessura de camada, etc.): menor precisão;

•Situação do solo em real.

3. Ensaios de Campo




•Método de Hazen:

COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

VAZIOS MENORES

PARTÍCULASMENORES



➡ COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE DE CADA SOLO

D: diâmetro de uma esfera equivalente ao tamanho dos grãos do solo; γw: peso específico do líquido; µ: viscosidade do líquido; C: coeficiente de forma. e: índice de vazios.



➡ VARIAÇÃO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

a). Influência do estado do solo;

b). Influência do grau de saturação;

c). Influência da estrutura e anisotropia;

d). Influência da temperatura.



➡ VARIAÇÃO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADEa). Influência do estado do solo- Quanto mais fofo, mais permeável.

v



➡ VARIAÇÃO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADEb). Influência do grau de saturação- Em solos não saturados, as bolhas de ar obstruem a passagem do fluxo de água.



➡ VARIAÇÃO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADEc). Influência da estrutura e anisotropia- Presença de macroporos em solos residuais;

- Solos compactados no ramo seco (estrutura floculada) são mais favoráveis à passagem de água



➡ VARIAÇÃO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADEd). Influência da temperatura- Quanto maior a temperatura, menor a viscosidade e maior a permeabilidade.

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