PERMEABILIDADE_DO_SOLO-dbd0d30504404b3cbe05f3e6633577d8

Prévia do material em texto

Professora:
Nayara Araújo
Ministério da Educação
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amapá
AMAPÁ
INSTITUTO FEDERAL
Permeabilidade do Solo
PERCOLAÇÃO DOS SOLOS
O estudo da percolação da água nos solos é muito importante devido a três tipos de problemas práticos:
a) No cálculo das vazões, como por exemplo, na estimativa da quantidade de água que se infiltra numa escavação; 
b)Na análise de recalques, pois frequentemente o recalque está associado com a diminuição de índice de vazios, que ocorre com a expulsão de água desses vazios. 
c) nos estudos de estabilidade, pois a tensão efetiva (que comanda a resistência do solo) depende da pressão neutra, que por sua vez, depende das tensões provocadas pela percolação da água.
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
É a propriedade que o solo apreseta de permitir o escoamento da água através dele.
O conhecimento da permeabilidade de um solo é de importância em diversos problemas práticos de engenharia, tais corno: drenagem, rebaixamento do nível d'água, recalques, etc.
Obras que apesentam problemas:
cortes de estradas
 escavações de valas e canais
 fundações para barragens
Pontes
edifícios
Para as obras que necessitam de escavações abaixo do lençol freático, como por exemplo, a construção de edifícios, barragens, túneis, etc; pode ser executado um tipo de drenagem ou rebaixamento do lençol freático. 
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
O objetivo é fornecer as informações necessárias para o entendimento físico da presença da água nos solos e para a resolução de problemas que envolvem percolação de água nos solos
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
A água ao se mover no interior de um maciço de solo exerce em suas partículas sólidas forças que influenciam o estado de tensão do maciço. Os valores de pressão neutra (da água) e com isso os valores de tensão efetiva (na estrutura granular) em cada ponto do maciço são alterados em decorrência de alterações de regime de fluxo. 
conceitos de fluxo de água nos solos são aplicados nos seguintes problemas: 
Estimativa da vazão de água (perda de água do reservatório da barragem), através da zona de fluxo; 
Instalação de poços de bombeamento e rebaixamento do lençol freático; 
 Problemas de colapso e expansão em solos não saturados; 
 Dimensionamento de sistemas de drenagem; 
Dimensionamento de “liners” (camada de determinado material que serve como barreira horizontal impermeável) em sistemas de contenção de rejeitos; 
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Previsão de recalques no tempo (adensamento de solos moles – baixa permeabilidade); 
Análise da influência do fluxo de água sobre a estabilidade geral da massa de solo (estabilidade de taludes); 
Análise da possibilidade da água de infiltração produzir erosão, arraste de material sólido no interior do maciço, conhecido como “piping”, etc. 
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
o grau de permeabilidade expresso numericamente pelo "coeficiente de permeabilidade".
A determinação do coeficiente de permeabilidade é feita tendo em vista a lei experimental de Darcy (proposta em 1 856 por esse engenheiro francês), de acordo com a qual a velocidade de percolação é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico
Lei que correlaciona a taxa de perda de energia da água (gradiente hidráulico – “ i ”) no solo com a sua velocidade de escoamento “ v ” (Lei de Darcy). 
Os resultados indicaram que a velocidade de percolação é proporcional ao gradiente hidráulico 
Lei de Darcy
 		 proporcional a 		
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Através do Experimento Darcy chegou a seguinte expressão, vazão nos solos são obtidos :
Lei de Darcy
v= k.i
K = coeficiente de permeabilidade
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
A lei de Darcy é válida para um escoamento do tipo “laminar”, tal como é possível, sendo considerado tal escoamento na maioria dos solos naturais. Um escoamento se define como laminar quando as trajetórias das partículas d’água não se cortam; em caso contrário, denomina-se o escoamento do tipo “turbulento”. 
O tamanho das partículas influenciam no coeficiente de permeabilidade:
Solos mais grossos --> K > Ksolos finos
k(AREIA GROSSA COM FINOS) < k(AREIA FIN A UNIFORME)
Ou seja, quanto mais poroso for o solo, maior será o índice de vazios, por conseguinte, mais permeável será.
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Solos com coeficiente de permeabilidade:
K >  permeáveis
K <  impermeáveis
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Fatores que influencia na permeabilidade:
A permeabilidade é uma das propriedades do solo com maior faixa de variação de valores e é função de diversos fatores, dentre os quais podemos citar o índice de vazios, temperatura, estrutura do solo, grau de saturação e estratificação (horizontes) do terreno.
Índice de vazios: 
Quanto maior índice de vazios (e) → Maior coeficiente de permeabilidade (k) de um solo
Quanto mais fofo o solo, mais permeável ele é.
A influência do índice de vazios sobre a permeabilidade , em se tratando de areias puras e graduadas, pode ser expressa pela equação de A. Casagrande :
onde k0,85 é o coeficiente de permeabilidade do solo, quando e = 0,85 .
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Fatores que influencia na permeabilidade:
b) Temperatura: 
Quanto maior for a temperatura, menor a viscosidade da água e, portanto, mais facilmente ela escoa pelos vazios do solo com correspondente aumento do coeficiente de permeabilidade. Logo, k é inversamente proporcional à viscosidade da água. Por isso, os valores de k são convencionalmente referidos à temperatura de 200C, o que se faz pela seguinte relação: 
kT – valor de k para a temperatura do ensaio; 
n20 – viscosidade da água na temperatura de 200C; 
nT – viscosidade na temperatura do ensaio; 
CV – relação entre as viscosidades, nas diferentes temperaturas. 
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Fatores que influencia na permeabilidade:
b) Temperatura: valores de C definidos
T a temperatura do ensaio em ºC.
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Fatores que influencia na permeabilidade:
c) Estrutura do solo: A combinação de forças de atração e repulsão entre as partículas resulta em diferentes estruturas de solos, dependentes da disposição das partículas na massa de solo e das forças entre elas. Estrutura dispersa terá uma permeabilidade menor que a floculada.
 
d) Grau de saturação: O coeficiente de permeabilidade de um solo não saturado é menor do que o que ele apresentaria se estivesse totalmente saturado. Essa diferença não pode, entretanto ser atribuída exclusivamente ao menor índice de vazios disponível, pois as bolhas de ar existentes, contidas pela tensão superficial da água, são um obstáculo para o fluxo. Entretanto, essa diferença não é muito grande.
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Fatores que influencia na permeabilidade:
e) Estratificação do terreno (Meio Heterogêneo): 
Em virtude da estratificação (horizontes) do solo, os valores de k são diferentes nas direções horizontal e vertical. Chamando-se de k1, k2, k3, ... os coeficientes de permeabilidade das diferentes camadas e de h1, h2, h3, ..., respectivamente, as suas espessuras, deduzamos as fórmulas dos valores médios de k nas direções paralela e perpendicular aos planos de estratificação. A permeabilidade média do maciço heterogêneo depende da direção do fluxo em relação à orientação das camadas. 
Estratificação: forma em que os sedimentos do solo se acumulam umas sobre as outras em camadas
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Determinação do coeficiente de permeabilidade:
Permeâmetro de carga constante: é empregado, geralmente, para solos granulares (arenosos) e o coeficiente k é determinado medindo-se a quantidade de água, mantida a nível constante, que atravessa em um determinado tempo uma amostra de solo de seção A e altura L conhecidas.
onde h é o desnível entre a superfície de entrada da água e a superfície de saída, tem - se imediatamente:
A = Area Total
t – tempo
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Exemplo: Na fundação de uma barragem foi encontrada uma camada de areia cuja seção transversal está mostrada na figura abaixo, e apresenta uma
extensão de 300m. O coeficientede permeabilidade dessa areia é igual 3,5 m/dia. Qual o volume de água flui para a vala em 1 hora?
300m
PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Exemplo: A figura seguinte representa um permeâmetro de carga constante utilizado para determinação do coeficiente de permeabilidade dos solos. Determine o valor do coeficiente de permeabilidade determinado para as condições mostradas na figura, sabendo-se que a vazão percolada pelo solo vale Q= 0,3 cm³/s, e que a área da amostra é igual a 706 cm².