2018617_183125_Seminário - Permeabilidade dos Solos.pdf

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PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Mecânica dos Solos I
Docente: Paulo Júnio Rodrigues Teixeira
Discentes
• Bárbara Fernanda Silva Simões;
• Henrique Martins Cardoso;
• Marco Aurélio de Faria Almeida;
• Otaviano Geraldo da Silva Júnior;
• Ricardo Junio dos Santos.
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Objetivos
▪ Apresentar os métodos de análise dos solos, o tratamento em
laboratório, os ensaios utilizados para determinação do
coeficiente de permeabilidade e ressaltar a importância do
estudo da permeabilidade dos solos.
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Introdução
• A permeabilidade é a propriedade que o solo apresenta ao
permitir o escoamento de água;
• A alta presença de água no solo pode ser prejudicial para a
obra;
• O conhecimento do grau de percolação é de grande
importância, podendo assim prevenir futuras patologias;
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• Os problemas de fluxo são divididos em fluxo laminar e fluxo
turbulento;
• Devido a grande dificuldade de se estudar as condições de
fluxo de cada poro, somente as condições nas seções
transversais do solo podem ser estudadas;
• O fluxo laminar é o mais encontrado nos solos, o fluxo
turbulento ocorre com grãos maiores;
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Lei de Darcy
• Em 1856, Henry Darcy, um engenheiro francês, realizou um
experimento que tinha como finalidade estudar as
propriedades do fluxo de água através de um filtro de areia;
• Com a conclusão deste experimento, ele criou uma lei que
correlaciona o gradiente hidráulico no escoamento;
• A Lei de Darcy é a equação que se tornou a base para o
estudo de fluxo no meio poroso;
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• Ela consiste em escoar a água através de uma amostra de
solo de comprimento “L” e área “A”, a partir de dois
reservatórios com dimensões conhecidas e nível de água
constante;
• A diferença de cota entre ambos é denotada como “h”;
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• Onde:
o Q = Vazão (m³/s);
o h = Carga hidráulica;
o A = Área de seção
o transversal da amostra (m²);
o L = Comprimento da 
o amostra (m)
o K = Coeficiente de 
o permeabilidade do solo (m/s);
Figura 1: Lei de Darcy
Fonte:http://slideplayer.com.
br/slide/1613107
Q = K.h/L. A
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• A vazão dividida pela área indica a velocidade de percolação,
em função dela a lei de Darcy fica:
V = Q/A = k.i 
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• O grau de dificuldade em que a água escoa no solo é expresso
numericamente pelo coeficiente de permeabilidade;
• Existem três tipos de métodos para analisar este coeficiente:
o Métodos indiretos;
o Métodos Diretos;
o Ensaios in situ;
MÉTODOS DE ANÁLISE E TRATAMENTO EM
LABORATÓRIO
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• Análise da curva granulométrica:
o Método baseado na equação de Hazen;
o Na Mecânica dos Solos é aplicada em solos com pouca ou
nenhuma quantidade de finos;
o A equação de Hazen no estudo da permeabilidade dos solos
é descrita como:
MÉTODOS INDIRETOS
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• Ensaio de Adensamento:
o O coeficiente de permeabilidade pode ser determinado
indiretamente através da equação do adensamento, que é
dada por:
MÉTODOS INDIRETOS
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• Tabela de valores estimados:
o O coeficiente de permeabilidade pode ser estimado através
do tipo de solo;
Figura 2: Tabela de coeficientes de permeabilidade
Fonte: PINTO, Carlos de Sousa. Curso básico de Mecânica dos solos em 16 aulas.3°
edição. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.
MÉTODOS INDIRETOS
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MÉTODOS DIRETOS
• São os ensaios utilizados em laboratório;
• Dois tipos de ensaios são utilizados:
o Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos
granulares à carga constante (NBR 13292);
o Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos
argilosos a carga variável (NBR 14545);
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MÉTODOS DIRETOS
• Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos
granulares à carga constante (NBR 13292):
o o coeficiente de permeabilidade 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;
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Figura 3: Permeâmetro de carga
constante simples
Fonte: PINTO, Carlos de Sousa.
Curso básico de Mecânica dos
solos em 16 aulas.3° edição. São
Paulo: Oficina de Textos, 2006.
• A partir desses dados,
utiliza-se a lei de Darcy:
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MÉTODOS DIRETOS
• Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos
argilosos a carga variável:
o Ensaio utilizado para solos com alta porcentagem de
partículas finas;
o É requerido devido ao longo período de tempo para a
percolação da água através da amostra;
o A evaporação da água passa a ter grande importância;
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Figura 4: Permeâmetro de carga
variável simples
Fonte: PINTO, Carlos de Sousa.
Curso básico de Mecânica dos solos
em 16 aulas.3° edição. São Paulo:
Oficina de Textos, 2006.
• A partir dos dados obtidos,
calcula-se o coeficiente de
permeabilidade através da
equação:
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Figura 5: Permeâmetro de carga variável
Fonte:http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/17430/mate
rial/PUC_GEOI_08_Cap7_.pdf
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• Ensaios em laboratório representam somente pequenos
volumes de solo em pontos individuais de uma grande massa;
• Ensaios in situ têm como vantagem fornecer valores médios,
que levam em conta variações locais no solo;
• Citaremos os principais ensaios utilizados em campo;
Ensaios in situ
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• Ensaio de Bombeamento:
o Neste ensaio um poço para bombeamento é aberto no local
onde pretende-se determinar o coeficiente de
permeabilidade;
o Outros dois poços chamados de testemunhas, são abertos
com cerca de 3 metros de distância do poço de
bombeamento;
o É então imposta uma vazão constante de retirada de água
ao poço filtrante esperando−se o equilíbrio do nível de água
no fundo do poço.
Ensaios in situ
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Figura 6: Ilustração do princípio do ensaio de Bombeamento 
Fonte: CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações.6° edição. Rio
de Janeiro: L TC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1988.
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• A partir do cálculo da vazão de drenagem, utiliza-se a equação
de Dupuit para calcular o coeficiente de permeabilidade, que é
dada por:
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• Ensaio de Tubo Aberto:
o O ensaio de tubo aberto é utilizado para solos mais finos;
o É realizado enchendo−se um furo revestido, com uma
determinada quantidade de água e deixando−se a água
percolar pelo solo;
o Durante o processo de infiltração são realizadas leituras do
nível de água no revestimento do furo e do tempo decorrido;
Ensaios in situ
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Figura 7: Ilustração do princípio do ensaio de Tubo aberto 
Fonte: CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas aplicações.6° edição. Rio
de Janeiro: L TC - Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, 1988.
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• O coeficiente de permeabilidade para este caso é então
calculado com o uso da equação:
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• Lei de Darcy:
o Barragens;
o Hidroelétricas;
o Filtros drenantes;
o Fundações;
o Fossas sépticas;
o Construções que envolvem movimentação do solo e
estabilidade;
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• Os resultados obtidos nos ensaios mostram os coeficientes de
permeabilidade, e a partir desses valores é possível
determinar:
o Granulometria do solo;
o Permeabilidade;
• Coeficiente de permeabilidade:
o Indica a velocidade de percolação;
o Unidade: (m/s)
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• Solos Permeáveis (drenagem livre):
o K > 10-7 m/s;
Figura 8: Valores típicos do coeficiente de permeabilidade.
Fonte: Permeabilidade dos Solos – Professora Rosane Vargas
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• Granulometria:
o O coeficiente de permeabilidade é diretamente proporcional
ao tamanho das partículas;
• Índice de vazios:
o O coeficiente de permeabilidade é diretamente proporcional
ao índice de vazios;
Fatores que influenciam o Coeficiente de 
Permeabilidade30
• Composição mineralógica:
o Solos com argilominerais (caulinitas, ilitas, montmorilonitas):
valores de coeficiente de permeabilidade baixos;
o Solos com minerais silicosos (quartzo): valores de
coeficiente de permeabilidade mais elevados;
Fatores que influenciam o Coeficiente de 
Permeabilidade
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• Temperatura:
o O coeficiente de permeabilidade é diretamente proporcional
à temperatura;
o Quanto maior a temperatura, menor a viscosidade e maior a
permeabilidade;
Fatores que influenciam o Coeficiente de 
Permeabilidade
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• Grau de saturação:
o O coeficiente de permeabilidade é diretamente proporcional
ao grau de saturação do solo. A diferença nos valores,
entretanto, não é muito grande;
Fatores que influenciam o Coeficiente de 
Permeabilidade
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• Estrutura do solo:
o Estrutura floculada (solos compactados secos): valores mais
altos para o coeficiente de permeabilidade;
o Estrutura dispersa (solos compactados mais úmidos):
valores mais baixos para o coeficiente de permeabilidade;
o Solos residuais: valores maiores para o coeficiente de
permeabilidade em virtude aos macro poros;
Fatores que influenciam o Coeficiente de 
Permeabilidade
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• Estimativa da vazão que irá percolar o maciço;
• Análise de recalques;
• Estudo de estabilidade dos solos;
Aplicações in situ
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• Fundação de barragens;
• Obras de drenagem;
• Rebaixamento do nível d’agua;
• Adensamento;
Aplicações in situ
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Importância do estudo da Permeabilidade
• Os problemas mais graves da construção estão diretamente
ligadas à presença de água no solo;
• O estudo de permeabilidade dos solos busca diminuir cada vez
mais os acidentes;
• Com o estudo da percolação, são fornecidas bases teóricas
para a resolução de vários problemas;
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• Com a movimentação de água nos solos, a água exerce uma
força sobre as partículas sólidas, o que influencia em seu
estado de tensões;
• As pressões em pontos do solo mudam de acordo com a
mudança do regime de fluxo da água;
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• É possível aplicar os conceitos do fluxo de água através do
adensamento em solos moles e com baixa permeabilidade ;
• Em materiais granulares e não coesivos, existe uma grande
porosidade e isto facilita o fluxo de água;
• Em materiais finos e coesivos ocorre o oposto;
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• Acidente de trem em São José do Rio Preto;
• O motivo do acidente foi devido à uma grande permeabilidade
do solo no local do acidente;
• Acúmulo permanente de água ao lado do trilho pela falta de
drenagem;
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• Devido aos fatores citados, o solo teve uma perda de
resistência, o que levou ao acidente;
Figura 9: Acidente em São José do Rio Preto
Fonte: https://noticias.uol.com.br
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Conclusão
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• Estudo de extrema importância;
• Indispensável em obras de construção civil;
• Redução no número de acidentes e desastres.
• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR
13292: Determinação do coeficiente de permeabilidade de
solos granulares à carga constante. Rio de Janeiro, 1995.
• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR
14545: Determinação do coeficiente de permeabilidade de
solos argilosos a carga variável. Rio de Janeiro, 2000.
• CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos e suas
aplicações.6° edição. Rio de Janeiro: L TC - Livros Técnicos e
Científicos Editora S.A, 1988.
Referências
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• GOMES, T. A. T., COSTA, K. S. Estudo do coeficiente de
permeabilidade em ensaios de poço pelo padrão ABGE:
Complexo alcalino carbonatítico do barreiro(CACB). XIX
Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. Araxá-MG.
• LOPES, J. A., LUIZ, M., PERGENTINO, C. E., LIMA, M., SILVA,
E. Permeabilidade dos Solos. Disponível em
<file:///C:/Users/user/Downloads/Permeabilidade%20dos%20Sol
os.pdf> Data de acesso: 30/05/2018.
Referências
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Referências
• MACHADO, S. L., MACHADO, M. F. C. Mecânica dos solos II
- Conceitos introdutórios. Universidade Federal da Bahia −
Escola Politécnica Departamento de Ciência e Tecnologia dos
Materiais (Setor de Geotecnia). Disponível em:
<file:///C:/Users/user/Downloads/decrypted_Mec_nica%20dos
%20solos%20II%20UFBA.pdf> Data de acesso: 31/05/2018.
• MELLO, V. F. B; TEIXEIRA, A. H. 1967. Mecânica de solos.
São Carlos: Escola de Engenharia.
• SOUZA PINTO, C. de. 2000. Curso básico de mecânica dos
solos em 16 aulas. São Paulo. Oficina de textos, 247p.
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