Aula 16

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Professor: Emerson Acácio Feitosa Santos 
 (emerson.acacio2@gmail.com)
Permeabilidade do solo - Definição e aplicações na Engenharia
Curso de Engenharia Civil
Mecânica dos Solos
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Definição e aplicações na Engenharia
Ao se mover no interior de um maciço de solo, a água exerce em suas partículas sólidas forças que influenciam no estado de tensões do maciço.
Água
Solo
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Definição e aplicações na Engenharia
Estimativa da vazão de água (perda de água do reservatório da barragem), através da zona de fluxo.
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Definição e aplicações na Engenharia
Instalação de poços de bombeamento e rebaixamento do lençol freático.
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Definição e aplicações na Engenharia
Problemas de colapso e expansão em solos não saturados.
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Definição e aplicações na Engenharia
Dimensionamento de sistemas de drenagem.
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Definição e aplicações na Engenharia
Previsão de recalques diferidos no tempo.
Análise da influência do fluxo de água sobre a estabilidade geral da massa de solo (estabilidade de taludes).
Análise das possibilidades da água de infiltração produzir erosão, araste de material sólido no interior do maciço, etc.
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Lei de Darcy
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Lei de Darcy
Conforme estudado na disciplina Fenômenos de Transporte, os problemas de fluxo podem ser divididos em duas grandes categorias:
Fluxo laminar
Fluxo turbulento
Número de Reynolds
Velocidade crítica
Pode−se dizer, contudo, que para os tamanhos de poros geralmente encontrados
nos solos, o fluxo através dos mesmos é invariavelmente laminar.
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Lei de Darcy
O engenheiro Francês H. Darcy realizou um experimento para estudar as propriedades de fluxo de água através de uma camada de filtro de areia
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Lei de Darcy
Este experimento, realizado em 1856, se tornou clássico para as áreas de hidráulica e geotecnia e deu origem a uma lei que correlaciona a taxa de perda de energia da água (gradiente hidráulico) no solo com a sua velocidade de escoamento (lei de Darcy).
k é uma constante de proporcionalidade denominada com coeficiente de permeabilidade do solo. Quanto maior o valor de k, maior vai ser a facilidade encontrada pela água para fluir através dos vazios do solo.
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Lei de Darcy
A vazão (q) dividida pela área transversal do corpo de prova (A) indica a velocidade com que a água percola no solo. O valor da velocidade de fluxo da água no solo (v), é dado pela equação a seguir.
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Determinação do coeficiente de permeabilidade
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Determinação do coeficiente de permeabilidade
Correlações empíricas
Os solos granulares podem ter o seu coeficiente de permeabilidade estimado utilizando−se os resultados de ensaios para a determinação de sua granulometria. Esta equação, proposta por Hazen (1911) deve ser usada somente para os casos de areia e pedregulho, com pouca ou nenhuma quantidade de finos.
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Determinação do coeficiente de permeabilidade
Ensaios de permeabilidade
O permeâmetro de carga constante é sempre utilizado toda vez que temos que medir a permeabilidade em solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados.
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Determinação do coeficiente de permeabilidade
Permeâmetro de carga variável
O permeâmetro de carga variável é usado quando ensaiamos solos com baixos valores de permeabilidade. Seu uso é requerido porque senão teríamos que dispor de um tempo muito longo para percolar a quantidade de água necessária para a determinação de k com o uso do permeâmetro de carga constante..
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Fatores que influenciam a permeabilidade do solo
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Fatores que influenciam a permeabilidade do solo
Propriedades do solo
Quanto mais poroso é o solo maior será a sua permeabilidade
Amostras de um mesmo solo, com mesmo índice de vazios, tenderão a apresentar permeabilidades diferentes em função da estrutura.
Quanto maior o grau de saturação de um solo maior será sua permeabilidade, pois a presença de ar nos vazios do solo constitui um obstáculo ao fluxo de água.
Características do fluido que percola pelos vazios do solo
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Permeabilidade do solo/ Fluxo de água no solo
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Exercícios em sala de aula
Ex1: Encontre o comprimento do filtro “L” no arranjo experimental. Sabe-se que a carga hidráulica é constante no arranjo experimental (altura da água no reservatório não varia). Após 60s foi coletado um volume coletado no recipiente inferior foi de 0,2 m³. (Adotar k=10²)
2 m
L
0,5 m
0,2 m³
0,196 m²
- Aplicando a lei de Darcy
k=10²
A=0,196 m²
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Exercícios em sala de aula
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Exercícios em sala de aula
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Referências