Aula 9 Fluxo de água no solo e capilaridade

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MECÂNICA DOS SOLOS
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Composição Química e Mineralógica dos Solos: 
FASES:
GASOSA 
LÍQUIDA 
SÓLIDA: a fase sólida dos solos é composta de uma fração mineral e uma orgânica. 
MECÂNICA DOS SOLOS
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MECÂNICA DOS SOLOS
Fase Sólida
Fase Líquida
Fase Gasosa
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MECÂNICA DOS SOLOS
 O fenômeno do deslocamento da água através do solo é chamado de percolação da água. Conhecer como se dá esse fluxo é muito importante, pois ele é responsável por um grande número de problemas práticos de engenharia, os quais podem ser resumidos em três grupos: a vazão da água através dos maciços terrosos, drenos ou filtros; o recalque nas fundações das obras e a estabilidade geral das massas de solo principalmente de taludes.
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Talude
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Percolação: É o fluxo da água através de um maciço e sua interação com as partículas do solo. Em muitos casos a água não percola através do solo em apenas uma direção, nem é uniforme ao longo de toda área perpendicular ao fluxo. Essa interação é importante, principalmente, em: quantidade (volume) de água que se perde através do maciço de uma barragem ou pelo solo aonde a obra se apóia e para as obras de terra e fundações.
 Os esforços exercidos nas partículas do solo em virtude da percolação da água recebem o nome de forças ou pressões de percolação.
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CONDIÇÕES DE FLUXO:
Uni-Dimensional (1-D): aquele onde os vetores velocidade (v) são todos paralelos e de mesma magnitude. Ou seja, a água sempre se move paralela a algum eixo e através de uma área de seção transversal constante (Fig. 1).
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Trajetória das partículas de água –
Fluxo em condição 1-D
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Bi-Dimensional (2-D): aquele em que os vetores velocidade (v) são todos confinados num simples plano, porém, variam em direção e magnitude dentro daquele plano. Como exemplo, mostra-se o fluxo de água em um solo natural por baixo de um maciço com paredes de concreto (Fig. 2).
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Trajetória das partículas de água – Fluxo em condição 2 D
Maciço de uma escavação
Figura 2 – Fluxo 2-D
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Como exemplo também, é mostrado o fluxo de água em um solo natural por
baixo de uma barragem de concreto.
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Tri-Dimensional (3-D): Condição mais geral do fluxo em meio poroso. É estabelecido quando os vetores velocidade variam segundo três direções ortogonais, ou seja, os vetores velocidade terão três componentes paralelas às direções dos eixos x, y e z.
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Trajetórias das partículas da água em Fluxo 3-D
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CONDIÇÕES DE FLUXO:
Estacionário: a taxa de fluxo se mantém constante com o tempo.
Transiente: a taxa de fluxo varia com o tempo.
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CAPILARIDADE
DEFINIÇÃO:
Ascensão da água acima do nível freático do terreno, através dos espaços intersticiais do solo, em um movimento contrário à gravidade.
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Observações:
Segundo Milton Vargas, em solos arenosos é comum a ascensão capilar atingir alturas da ordem de 30 cm a 50 cm. Porém, em terrenos argilosos, a capilaridade pode alcançar até 80 m de elevação.
Em São Paulo, foi constatada a ascensão capilar de 35 cm sob os pavimentos das pistas do aeroporto de Congonhas.
Segundo Souza Pinto (2003), a altura de ascensão capilar máxima é de poucos centímetros para pedregulhos, 1 a 2 m para areias, 3 a 4 metros para os siltes e dezenas de metros para as argilas.
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IMPORTÂNCIA DOS FENÔMENOS CAPILARES
- Na construção de pavimentos rodoviários: se o terreno de fundação de um pavimento é
 constituído por um solo siltoso e o nível freático está pouco profundo, para evitar ascensão capilar da água é necessário substituir o material siltoso por outro com menor potencial de capilaridade;
- A contração dos solos: quando toda a superfície de um solo está submersa em água, não há força capilar, pois α = 90º. Porém, a medida que a água vai sendo evaporada, vão se formando meniscos, surgindo forças capilares que aproximam as partículas.
- Coesão aparente da areia úmida: se for seca ou saturada a areia, a coesão se desfaz. Os meniscos se desfazem quando o movimento entre os grãos aumenta e as deformações são muito grandes.
- Sifonamento capilar: observado em barragens. O sifonamento capilar consiste na percolação da água sobre o núcleo impermeável da barragem.
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REFERÊNCIA 
Vaz, L. F. - Classificação genética dos solos e dos horizontes de alteração de rochas em regiões tropicais. In: Rev. Solos e Rochas, v.19, n. 2, p. 117-136, ABMS/ABGE, São Paulo, SP, 1996