RELATÓRIO 12 - PERMEABILIDADE A NÍVEL VARIÁVEL

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA – UFPB 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL 
MECÂNICA DOS SOLOS I 
 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO OPERACIONAL 12– 
PERMEABILIDADE A NÍVEL VARIÁVEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JOÃO PESSOA 
2021 
1. INTRODUÇÃO 
O coeficiente de permeabilidade K é uma constante de proporcionalidade 
relacionada com a facilidade pela qual o fluxo passa através de um meio poroso. A sua 
determinação é obtida por meio da lei de Darcy. 
𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑖 ou 𝑄 = 𝑘 ∙ 𝑖 ∙ 𝐴 
Onde v é a velocidade de fluxo (cm/s); k o coeficiente de permeabilidade, e i é o 
gradiente hidráulico medido por h/L; e q a quantidade de fluído por unidade de tempo 
(cm/s). 
Usando do Coeficiente de permeabilidade pode-se classificar o solo, por meio dos 
intervalos de variação de K. Sendo que, o valor de K é comumente expresso como um 
produto de um número por uma potência negativa de 10. 
Figura 1: Classificação dos Solos pelo K 
 
Fonte: Caputo. 
O ensaio de carga-nível variável é aplicado a solos bem finos, ou seja, solos com 
baixa permeabilidade. Quando a permeabilidade é muito baixa, a determinação pelo 
permeâmetro de carga constante é pouco precisa. 
Figura 2: Esquematização do Permeâmetro de nível variável 
 Fonte: Caputo. 
 
Os ensaios de Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos granulares 
à carga constante e o de determinação do coeficiente de permeabilidade de solos 
argilosos a carga variável são regulamentados, respectivamente, pelas normas ABNT 
NBR-13292:1995 (solos granulares à carga constante) e ABNT NBR 14545:2000. 
2. MATERIAIS E MÉTODO 
2.1. MATERIAL NECESSÁRIO 
• Permeâmetro. 
• Conjunto de compactação. 
• Peneira Nº 4. 
• Régua. 
• Estufa. 
• Balança com capacidade de 10 kg, sensível a 1g. 
• Balança com capacidade de 211 g, sensível a 0,01g. 
• Cronômetro. 
• Proveta graduada. 
• Termômetro. 
2.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Para a realização do ensaio é utilizada uma amostra de solo seco ao ar livre, de 3 
kg, misturada com água na umidade ótima e compactada com o peso específico máximo 
correspondente. A amostra deve ser colocada para a saturação, procedimento que pode 
levar alguns dias, de acordo com o tipo de solo. O permeâmetro é conectado no tubo de 
carga com diâmetro escolhido e a torneira correspondente ao mesmo é aberta para que 
haja a percolação de água. Para a determinação da permeabilidade a nível variável é 
utilizada a equação 17. 
𝐾𝑇 = 
𝑎∙𝐿
𝐴∙∆𝑇
∙ ln
ℎ0
ℎ1
 (Eq.1) 
Sendo o KT o coeficiente de permeabilidade (cm/s); e a: a área do tubo capilar 
(cm²); L a altura do corpo de prova (cm); A a área da base do corpo de prova (cm²), ΔT 
tempo de ensaio correspondente ao volume de água percolado (s); ℎ0 e ℎ1 a altura 
piezométrica inicial e final respectivamente (cm). 
 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Das medições obtidas, pode-se primeiramente obtiveram-se os seguintes 
parâmetros para 3 leituras para três amostras, dispostos na tabela a seguir. 
 
Tabela 1: Parâmetros das amostras 1,2 e 3. 
A
m
o
st
ra
 1
 
Nº 1 2 3 
L (cm) 6,5 6,5 6,5 
A (cm²) 12,56 12,56 12,56 
a (cm²) 0,0314 0,0314 0,0314 
h0 (cm) 90 85 80 
h1 (cm) 85 80 75 
T (seg) 30 40 50 
t (°C) 25 25 25 
A
m
o
st
ra
 2
 
Nº 1 2 3 
L (cm) 6,5 6,5 6,5 
A (cm²) 12,56 12,56 12,56 
a (cm²) 0,0314 0,0314 0,0314 
h0 (cm) 90 85 80 
h1 (cm) 85 80 75 
T (seg) 29 30 33 
t (°C) 25 25 25 
A
m
o
st
ra
 3
 
Nº 1 2 3 
L (cm) 6,5 6,5 6,5 
A (cm²) 12,56 12,56 12,56 
a (cm²) 0,0314 0,0314 0,0314 
h0 (cm) 90 85 80 
h1 (cm) 85 80 75 
T (seg) 29 30 33 
t (°C) 25 25 25 
 
Aplicando as fórmulas mostradas na seção anterior obtemos os seguintes valores 
para o calculo do Coeficiente de permeabilidade, correção do coeficiente de 
permeabilidade a temperatura de 20°C, relação entre as viscosidades do líquido na 
temperatura do ensaio, Coeficiente de permeabilidade média dos três procedimentos 
efetuados cm/s. 
 
 
Tabela 2: Cv, Kt, K20 e K das três amostras. 
A
m
o
st
ra
: 
1
 Nº 1 2 3 
Cv 0,8905473 0,8905473 0,8905473 
Kt (cm/seg) 0,0000310 0,0000246 0,0000210 
K20 = KT x CV 0,0000276 0,0000219 0,0000187 
K (cm/seg) 0,0000227 
A
m
o
st
ra
 2
 Nº 1 2 3 
Cv 0,8905473 0,8905473 0,8905473 
Kt (cm/seg) 0,0000320 0,0000328 0,0000318 
K20 = KT x CV 0,0000285 0,0000292 0,0000283 
K (cm/seg) 0,0000287 
A
m
o
st
ra
 3
 Nº 1 2 3 
Cv 0,8905473 0,8905473 0,8905473 
Kt (cm/seg) 0,0000320 0,0000328 0,0000318 
K20 = KT x CV 0,0000285 0,0000292 0,0000283 
K (cm/seg) 0,0000287 
Com isso, tem-se o valor médio do coeficiente de permeabilidade médio (k), que 
para a primeira amostra é igual a 2,27·10−5 cm/s; apara a segunda amostra de 
2,87·10−5; e para a amostra três igual a 2,87·10−5, todas na temperatura de execução de 
25°C. 
Desse modo, pode-se considerar as três amostras de argila, ou uma areia argilosa, 
ou até mesmo um silte. 
4. CONCLUSÃO 
Sendo assim, foi possível a determinação do coeficiente de permeabilidade de três 
diferentes amostras de solo, onde se baseando na figura 1, podemos ter a certeza do tipo 
de solo que o coeficiente K pode classificar. 
Contudo as condições de contorno do solo em campo não são as mesmas em 
laboratório. Uma vez que, o fluxo da água se eleva quando as paredes lisas do molde 
facilitam os caminhos do fluxo em uma direção. Desse modo, mesmo sendo 
considerado um experimento mais preciso que o de permeabilidade a nível variável, o 
experimento contem muitos erros. 
. 
 
 
 
5. REFERÊNCIAS 
Caputo, H. P. (2015). Mecânica dos Solos e suas Aplicações. Volume I - 7a. Edição. 
Livros Técnicos e Científicos Editora. Rio de Janeiro. 
Massad, F. Mecânica dos solos experimental (2016). Oficina de Textos. São Paulo. 
NBR 13292/95 – Solo – Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos 
granulares à carga constante. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio 
de Janeiro. 
Pinto, C. S. (2006). Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas/3ª Edição. 
Oficina de Textos. São Paulo.