Exercícios Mecânica dos Solos

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Lista de exercícios 2 - Unidade III 
Conteúdo: Permeabilidade, capilaridade e percolação 
Universidade Federal Rural do Semi-Árido 
Departamento de Engenharia – Campus Angicos 
Curso: Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia 
Disciplina: AEN2283 – Mecânica dos Solos I | Sem.: 2023.1 
Docente: Thâmara Dayane Batista Alves 
Nome:_________________________________________________Matrícula:___________ 
 
Lista de exercícios 2 – Unidade III 
Conteúdo: Capilaridade, permeabilidade e percolação 
 
CAPILARIDADE 
1) O que é capilaridade? Estabeleça a altura capilar máxima para um diâmetro “D”, e a tensão 
resultante (mínima) na água. 
2) O que são zona de saturação capilar e zona de franja capilar? Como se distribuem as pressões 
na água nessas zonas? Por que essas pressões são geralmente desprezadas nos cálculos? 
3) Como agem as forças capilares sobre os grãos sólidos do solo? 
4) Dado um solo cujos grãos têm um diâmetro de 0,06 mm, e um diâmetro dos poros de 0,01 
mm (1/6 de diâmetro do grão), determine a tensão máxima de sucção que pode aturar sobre 
este solo (parcialmente saturado). (Ts = 0,075 gf/cm). 
5) Têm-se duas amostras de uma mesma argila, mas sendo uma saturada e outra seca (portanto 
não saturada). Se jogar-se em cada amostra uma pequena quantidade de água, a água será 
sugada mais rapidamente (maior velocidade) na argila seca. Como se explica tal fenômeno 
se a argila seca (não saturada) tem menor permeabilidade? 
6) Fale como se dá a formação da membrana contrátil. Se, para uma determinada condição, o 
menisco formado entre o líquido e as superfícies de contato se apresenta na posição 
horizontal, pode haver ascensão capilar? 
 
 
PERMEABILIDADE 
1) O que é permeabilidade? 
2) Por que um solo saturado é mais permeável do que o mesmo solo não saturado? 
3) Coloque os solos de cada item em ordem crescente de permeabilidade e justifique sua 
desisão: a) areia, pedregulho, silte, argila; b) GC e SM; c) SP e SW; d) argila de baixa 
plasticidade e argila de alta plasticidade fissurada; e) MH e CH; f) SC e ML. 
4) Quais os dois principais tipos de permeâmetro? Explique o funcionamento de cada um 
(deduza as equações para k.). Quando se usa um ou outro? 
 
 
 
 
 
Lista de exercícios 2 - Unidade III 
Conteúdo: Permeabilidade, capilaridade e percolação 
Universidade Federal Rural do Semi-Árido 
Departamento de Engenharia – Campus Angicos 
Curso: Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia 
Disciplina: AEN2283 – Mecânica dos Solos I | Sem.: 2023.1 
Docente: Thâmara Dayane Batista Alves 
5) Procede-se a um ensaio de carga variável num solo e achou-se k = 0,3x10^-4 cm/seg. Qual 
o diâmetro do tubo graduado se a altura de carga caiu de 27,5 cm para 20,0 cm em 5 minutos? 
A seção transversal da amostra é de 15 cm² e seu comprimento é de 8,5 cm. 
6) Num ensaio de permeabilidade com carga variável, a carga inicial é 300mm. Em três minutos 
de ensaio, a carga caiu 10mm. Determine quanto tempo o ensaio continuará para a carga 
atingir 180mm. 
7) No permeâmetro mostrado na figura a seguir, adote: h=28 cm; z = 24 cm e L=50 cm. A seção 
transversal do permeâmetro é de 530 cm². O peso específico da areia é de 18 kN/m³. Mantida 
a carga hidráulica, mediu-se um volume de 100 cm³ escoando em 18 segundos. Qual é o 
coeficiente de permeabilidade do material? 
 
 
PERCOLAÇÃO 
1) Qual a condição necessária para que haja movimento d’água entre dois pontos? 
2) Fale da importância do estudo do movimento da água no solo. Em que bases teóricas e teoria 
do fluxo de água em solos se baseia? 
3) Explique o conceito de gradiente crítico e o estado de areia movediça. 
4) Determine a vazão de água através do tubo ilustrado na figura abaixo. O tubo tem área 
transversal de 100 cm² e o solo tem um coeficiente de permeabilidade de k = 4x10^-5 cm/s. 
 
 
 
 
 
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Conteúdo: Permeabilidade, capilaridade e percolação 
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Departamento de Engenharia – Campus Angicos 
Curso: Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia 
Disciplina: AEN2283 – Mecânica dos Solos I | Sem.: 2023.1 
Docente: Thâmara Dayane Batista Alves 
 
5) Estime a vazão de água através da camada de areia do terreno de fundação da barragem 
apresentada na figura a seguir. O coeficiente de permeabilidade da areia é de 5 x10^−2 cm/s 
e o comprimento da seção da barragem é de 100m. O solo utilizado na construção da 
barragem possui um coeficiente de permeabilidade muito inferior ao coeficiente de 
permeabilidade da areia, de modo que a parcela de fluxo através do maciço da barragem 
pode ser desprezada. 
 
6) No esquema a seguir, determinar em diferentes cotas as cargas altimétricas, de pressão e 
total. Em seguida calcular a vazão que percola e verificar se a areia está sujeita ao fenômeno 
de areia movediça. Em caso negativo, determinar qual a carga mínima que poderá conduzir 
o solo àquela condição. Determinar ainda a curva granulométrica de um filtro que sirva para 
esse solo, sabendo que ele tem a seguinte composição granulométrica: 
 
 
 
 
 
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Disciplina: AEN2283 – Mecânica dos Solos I | Sem.: 2023.1 
Docente: Thâmara Dayane Batista Alves 
 
7) Determinar o volume de água que passa pelo sistema esquematizado na Figura a seguir, em 
15 minutos. Calcular as pressões neutras nos pontos A, B e C. O solo está sujeito ao 
fenômeno de areia movediça? Explicar. 
 
8) As pressões neutras nos pontos 1 e 2 da Figura a seguir valem, respectivamente, 200kPa e 
30kPa. Calcular a vazão que percola pelo sistema. 
 
 
 
 
 
 
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Conteúdo: Permeabilidade, capilaridade e percolação 
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Curso: Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia 
Disciplina: AEN2283 – Mecânica dos Solos I | Sem.: 2023.1 
Docente: Thâmara Dayane Batista Alves 
9) Num sistema como o da figura abaixo de permeabilidade, considere L = 50 cm; z = 24cm; 
h= 14 cm. A área do permeâmetro é de 530 cm². O peso específico da areia é de 18 kN/m³. 
Determine qual o esforço que a areia estará exercendo na peneira e esboce o gráfico da 
variação da tensão total e pressão efetiva ao longo do permeâmetro. 
 
 
 
 
 
Bom desempenho!