Forças de Percolação em Solos

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MOVIMENTO DE ÁGUA 
NOS SOLOS 
PROF. RAFAEL MARÇAL 
COMPLEMENTO DE MECÂNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES 
FORÇAS DE PERCOLAÇÃO 
 Havendo um movimento de água através do solo, ocorre 
uma transferência de energia da água para as partículas 
sólidas, por causa do atrito viscoso 
 
 A energia transferida é medida pela perda de carga e a 
força correspondente a essa energia é chamada de 
força de percolação 
 
 Esse fenômeno é responsável por vários problemas de 
engenharia (em cortes, aterros, barragens), além do 
surgimento de “piping” e areia movediça 
 
1 Prof. Msc. Rafael Marçal 
FORÇAS DE PERCOLAÇÃO 
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Havendo um movimento de água através do solo, ocorre uma transferência 
de energia da água para as partículas sólidas do solo, por causa do atrito 
viscoso. A energia transferida é medida pela perda de carga e a força 
correspondente a essa energia é chamada de força de percolação. Esse 
fenômeno é responsável por vários problemas de engenharia (cortes, 
aterros, barragens), além do surgimento de “piping” e areia movediça. 
P1 
NA 
FP 
A 
NA 
h1 
h2 
P2 
Dh 
L 
Areia 
A força de percolação por unidade de volume (V), igual a A.L será: 
Sendo o gradiente hidráulico 
dado por: 
L
h
L
hh
i 21 D



V.i.L.A.i.FP ww 
L.A
L.A.i.
FP w ou w.iFP 
21 PPFP  AhAh ww 21  
AhP w 11 
AhP w 22 
AREIA MOVEDIÇA 
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 As tensões efetivas são as que realmente controlam todas as 
características de deformação e resistência dos solos. 
 A areia movediça pode ocorrer sempre que a areia esteja 
submetida a um fluxo ascendente de água, pois as tensões 
efetivas se anulam. É uma condição que a resistência ao 
cisalhamento é nula devido à ausência de tensões efetivas. 
h 
h1 
L 
A 
Areia sat 
NA 
 u =  w(h + h1+L) 
 Ponto A 
Tensão total 
 sA = w.h1+sat.L 
 Poro-pressão 
AREIA MOVEDIÇA 
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As tensões efetivas são as que realmente controlam todas as características 
de deformação e resistência dos solos. 
A areia movediça pode ocorrer sempre que a areia esteja submetida a um 
fluxo ascendente de água, pois as tensões efetivas se anulam. É uma 
condição que a resistência ao cisalhamento é nula devido à ausência de 
tensões efetivas. 
h 
h1 
L 
A 
Areia sat 
NA 
 Se a altura de carga (h) for aumentada até u = σA, obviamente σ’ = 0 
 A partir daí o solo terá propriedade de líquido, não oferecendo suporte. 
O valor nesse instante da carga h é denominado de hc (altura crítica) 
σ’A = σA - u σ A = u γw.h1+ γsat.L = γw(hc+h1+L) 
 
 
 u = w(h + h1+L) 
 Ponto A 
Tensão total 
 sA = w.h1+sat.L 
 Poro-pressão 
w
sub
w
wsat
c
c )(
i
L
h






Gradiente Hidráulico Crítico 
AREIA MOVEDIÇA 
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 A areia movediça não é um tipo de areia, e sim um estado 
do solo em que as forças de percolação tornam as tensões 
efetivas nulas. Logicamente, só ocorre o estado de areia 
movediça quando o gradiente atua de baixo para cima. No 
sentido contrário, quanto maior for o gradiente, maior a 
tensão efetiva. 
 Não existem argilas movediças, pois as argilas apresentam 
consistência mesmo quando a tensão efetiva é nula. 
Teoricamente poderiam existir areias grossas e 
pedregulhos movediços, mas as vazões correspondentes ao 
gradiente crítico seriam tão elevadas que não seria fácil 
encontrar uma situação que provocasse esse estado. Areia 
movediça é uma situação típica de areias finas. 
 
AREIA MOVEDIÇA 
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 O fenômeno da areia movediça pode ser evitado 
pela constituição de algum elemento que 
proporcione um aumento das tensões efetivas. Tais 
elementos são filtros que drenam a água que percola 
através de um solo (originando forças de 
percolação. 
 Os filtros são camadas de materiais granulares 
(areia e pedregulho) e devem satisfazer duas 
condições: 
 os vazios do material de proteção devem ser 
suficientemente pequenos, de forma que impeça a 
passagem das partículas do solo a ser protegido e 
 devem ser suficientemente grandes de forma que 
propiciem a livre passagem da água. 
 
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EXERCÍCIO