ENSAIO DAS REDES DE FLUXO EM UM SOLO ARENOSO docx

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ENSAIO DAS LINHAS DE FLUXO EM UM SOLO ARENOSO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus — AM 
2019 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
ENGENHARIA CIVIL 
 
 
BRUNO MOZAN SANTOS VALE – 21750586 
FELIPE FRAXE FILHO - 21752720 
IANA VIEIRA FERNANDES - 21751333 
 
 
 
 
 
MECÂNICA DOS SOLOS II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Manaus — AM 
2019 
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SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO 4 
2. OBJETIVOS 4 
Objetivo Geral 4 
 ​Objetivos Específicos 4 
3. REFERENCIAL TEÓRICO 5 
4. MATERIAIS E MÉTODOS 6 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 8 
6. CONCLUSÃO 9 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
Neste relatório, apresentaremos os resultados obtidos do 1º experimento do 
curso de Mecânica dos Solos II. Neste experimento, foram efetuadas montagens 
ilustrativas da percolação da água em uma camada de solo arenoso com uma 
estaca-prancha subdividindo-o ao meio. A percolação se dá através de linhas de fluxo, 
que puderam ser observadas através de corantes que eram carregados pelo caminho da 
água. 
Este relatório encontra-se estruturado da seguinte maneira: inicialmente temos a 
introdução, seguida de uma breve descrição dos motivos e objetivos esperados neste 
experimento, logo depois, o embasamento teórico por trás do experimento é detalhado. 
Após isso, são evidenciados os materiais e métodos usados para a realização do mesmo 
e ainda os resultados e conclusões obtidos. 
2. OBJETIVOS 
2.1. Objetivo Geral 
A principal motivação deste experimento é percepção na prática dos conteúdos 
teóricos aplicados em sala de aula. A ideia é propiciar ao aluno a evidência de que a 
teoria anda em conjunto com o conhecimento prático. 
2.2. Objetivos Específicos 
a. Assimilação prática das linhas de fluxo que se originam durante a percolação da 
água nas camadas do solo, por meio de um sistema simplificado de solo 
confinado a uma caixa pranchada de policarbonato. 
b. Percepção da anisotropia do solo, documentada em sala de aula com tabelas que 
diferenciavam a permeabilidade horizontal da vertical e evidenciada no 
experimento. 
3. REFERENCIAL TEÓRICO 
O estudo do fluxo de água em obras de engenharia geotécnica é de grande 
relevância, pois permite determinar a vazão percolada, a pressão da água nos poros, e a 
adoção de medidas preventivas contra o efeito deste movimento, por exemplo. 
Segundo Pinto (2006) quando o fluxo de água ocorre sempre na mesma direção, 
diz-se que o fluxo é ​unidimensional​; quando as partículas se deslocam em qualquer 
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direção, o fluxo é ​tridimensional​; e quando as partículas seguem caminhos curvos, mas 
em planos paralelos, o fluxo é ​bidimensional. 
Das (2007) define ​linha de fluxo como uma linha ao longo da qual uma partícula 
de água se desloca de montante para jusante no meio do solo permeável. E uma ​linha 
equipotencial é uma linha ao longo da qual a carga potencial é igual em todos os pontos, 
ou seja se vários piezômetros forem posicionados ao longo de uma linha equipotencial, 
a água subirá ao mesmo nível. A ​rede de fluxo é, portanto, a combinação de várias 
linhas de fluxo e equipotenciais. 
Neste relatório será abordado a rede de fluxo correspondente à percolação sob 
uma pranchada penetrante na areia, para a possibilidade de observação da rede formada, 
algumas condições devem ser pontuadas: 
Imagem 1: Rede de fluxo sob prancha. 
 
Fonte: Google Imagens. 
A. Diferença de nível da água constante- a diferença de potencial entre os dois 
lados da prancha é o que gera o fluxo de montante a jusante; 
B. As superfícies de montante e jusante de solo devem ser linhas equipotenciais; 
C. As linhas de fluxo cruzam as linhas equipotenciais em ângulos retos. 
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4. MATERIAIS E MÉTODOS 
Para a realização de tal experimento, utilizou-se: 
● Caixa feita de policarbonato e madeira, com estaca-prancha de policarbonato no 
meio, revestida de verniz em suas junções, de dimensões internas XXX mm x 
XXX mm x XXX mm, (Imagem 3); 
● Solo arenoso; 
● Água; 
● Corante líquido de coloração azulada (Imagem 2); 
● Pequenas folhas de papel adesivo; 
● Pegador; 
● Conjunto de seringa e agulha (Imagem 2). 
Imagem 2: Seringa, agulha e corantes utilizados no procedimento. 
 
Fonte: Próprio autor. (2019) 
 
 
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Imagem 3: Caixa de policarbonato e madeira com estaca-prancha no meio utilizada no procedimento. 
 
Fonte: Próprio autor. (2019) 
A metodologia do estudo se consistiu em preencher parte do volume da caixa 
com areia, de modo que sua altura seja suficiente para que a divisória impeça a 
comunicação dos líquidos entre as duas câmaras por outro meio se não pelo processo de 
percolação. 
Em seguida, entornou-se água nas duas câmaras, de modo que houvesse uma 
diferença de altura significante entre suas lâminas, marcando-se o limite definido 
previamente com pequenas folhas adesivas. 
Logo após, por meio do conjunto seringa e agulha, aplicou-se pequenas doses de 
corante em alguns pontos do solo, rente à parede de policarbonato transparente, de 
modo a tornar a trajetória da água visível. 
Por fim, através do pegador, retirou-se o excesso de água da segunda câmara e 
despejou-se de volta para a primeira, de forma a garantir que a diferença de potencial 
(​d.d.p.​) entre as lâminas de água permaneça constante. 
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Através do experimento, observou-se a formação de duas linhas de fluxo inteiras 
e parte de outras duas. 
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Tais resultados podem ser explicados pela falta de tempo adequado para a 
realização do experimento frente às dimensões da caixa, bem como pontos de passagem 
de água (vazamentos) ao longo da estrutura, o que acabou transformando o sistema 
teoricamente fechado em um sistema aberto, ou seja, que permite troca de matéria com 
o ambiente externo (Sardella, 1993), aumentado assim, o tempo necessário para a 
percolação e tendendo o sistema rumo ao desbalanceamento da ​d.d.p.​, demandando 
alguma reposição de água ao longo do estudo. 
Contudo, a formação do inicio das outras linhas de fluxo são um forte indício de 
que, caso o experimento continuasse a ser realizado, os resultados obtidos seriam os 
mesmos (sua formação plena). 
 
Imagem 4: Esquema experimental em ação
 
Fonte: Próprio autor. (2019) 
6. CONCLUSÃO 
Por meio do experimento realizado, foi possível observar, conforme a teoria, as 
linhas de fluxo durante a percolação sob pranchada penetrante em uma camada de solo. 
Durante a realização do experimento algumas dificuldades foram pontuadas no tópico 5, 
como o vazamento da caixa de policarbonato, não garantido a estanqueidade necessária, 
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e uma limitação de tempo, fazendo com que o experimentonão se completasse. No 
entanto o experimento ocorreu de forma esperada, atendendo as expectativas. 
Sabe-se também, que estudos realizados vêm demonstrando que o Kx 
(condutividade hidráulica horizontal) é habitualmente maior que o Kz (condutividade 
hidráulica vertical). Há, por conseguinte, maior distorção da linha de fluxo na direção 
horizontal em virtude da permeabilidade ser maior nessa direção, conforme pode ser 
observado mais evidentemente na primeira linha de fluxo formada, na Imagem 4, onde a 
linha chega ‘mais grossa’ ao lado de menor nível d’água. Isso faz com que a 
propriedade de anisotropia do solo possa ser observada. 
É possível observar também, que as linhas de fluxo não se interceptaram, mesmo 
com a anisotropia do solo. 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
DAS, Braja M.. ​Fundamentos de engenharia geotécnica. ​6. ed. São Paulo: Thomsom, 
2007. 
PINTO, Carlos de Sousa. ​Curso básico de mecânica dos solos. ​3. ed. São Paulo: 
Oficina de Textos, 2006. 351 p. 
SARDELLA, A.; MATEUS, E. ​Dicionário Escolar de Química​. São Paulo: Ática, 
1993. 
MARAGON, M.. ​Mecânica dos solos II: ​Hidráulica Dos Solos. Disponível em: 
<http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/ms2_unid01.pdf>. Acesso em: 6 dez. 2019. 
GUDWIN, Ricardo Ribeiro. ​ROTEIRO PARA ELABORAÇÃO DE 
RELATÓRIOS. ​Disponível em: 
<http://www.dca.fee.unicamp.br/~gudwin/courses/EA773/RotRelat.pdf>. Acesso em: 6 
dez. 2019. 
MATA-LIMA, Herlander. ​MECÂNICA DOS SOLOS:Fluxo Bidimensional (Redes 
de Fluxo) ​São Paulo: Herlander Mata-lima, 2014. Color. Disponível em: 
<https://www.feis.unesp.br/Home/Instituicao/administracao/congregacao/anexo_04.pdf
>. Acesso em: 6 dez. 2019. 
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Curso Básico de Mecânica dos Solos. Disponível em: 
<https://s3-sa-east-1.amazonaws.com/ofitexto.arquivos/deg_230623.htm>. Acesso em: 
7 dez. 2019.