Permeabilidade

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Departamento das Áreas Acadêmicas II
Engenharia Ambiental– 5º Período
Mecânica dos Solos
Profª: Mayara Paula S. Franco Castilho
mayarapaulaifg@gmail.com
Goiânia
2020
Definição:
‘É a maior ou menor facilidade com que a água pode locomover-se
no interior do solo. Um material é dito permeável se contém vazios
ininterruptos. (Terzaghi & Peck).”
“É a propriedade que os solos possuem de permitir a passagem,
escoamento ou percolação da água através de seus vazios. Seu
valor é expresso pelo coeficiente de permeabilidade (k) em cm/s ou
m/s.”
A permeabilidade, juntamente com a Resistência ao Cisalhamento
e a Compressibilidade, é uma das principais propriedades
mecânicas dos solos, as quais interagem entre si.
PERMEABILIDADE
Aplicações:
• Projetos e análises de barragens;
• Taludes em geral;
• Arrimos
• Escavações;
• Filtros de proteção;
• Drenos;
• Sistemas de drenagens (bombeamento);
• Obras de terra caracterizadas pela presença da água.
Aplicações:
Importância:
Informações fundamentais em problemas práticos de fluxo de água 
relativos a :
- vazão perdida através da zona de fluxo;
- a influencia do fluxo de água sobre a estabilidade geral da massa 
de solo, através do qual ele ocorre;
- possibilidades da água de infiltração produzir carreamento,
- erosões, piping (ou renard) etc.;
-outros.
Lei de Darcy
Em 1850, Darcy verificou como os diversos fatores geométricos,
ilustrados abaixo, influenciavam a vazão da água, expressando a
equação que ficou conhecida pelo seu nome:
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�
�
. �
Onde:
Q=vazão
A= área do permeâmetro
K=coeficiente de permeabilidade(varia 
conforme o solo)
A Lei de Darcy é válida para um escoamento laminar, tal como é
possível e deve ser considerado o escoamento na maioria dos
solos naturais. Um escoamento se define como laminar quando as
trajetórias das partículas d’água não se cortam; em caso contrário,
denomina-se turbulento.
A relação h(a carga que dissipa na percolação) por L(distância ao
longo da qual a carga se dissipa) é chamada de gradiente
hidráulico(i). � � �. �. �
A vazão dividida pela área indica a velocidade com que a água sai
da areia. A velocidade v é chamada de velocidade de percolação.
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Fatores que influenciam na permeabilidade dos solos
Os fatores que influenciam na permeabilidade do solo têm duas
origens distintas:
a) Nas características do fluido(água) - A temperatura interfere na
viscosidade da água que por sua vez, influi no valor do
coeficiente de permeabilidade. Quanto maior for a temperatura,
menor é a viscosidade da água (N) e, portanto, mais facilmente
ela se escoa pelos vazios do solo com o correspondente
aumento do coeficiente de permeabilidade; k é, pois,
inversamente proporcional à viscosidade da água. Por isso, os
valores de k são geralmente referidos à temperatura de 20ºC, o
que se faz com a seguinte relação:
K20 = coeficiente de permeabilidade do solo padrão, ou na temperatura 
padrão;
KT = coeficiente de permeabilidade do solo na temperatura Tº C, em 
que é realizado o ensaio;
NT = viscosidade da água na temperatura Tº C; e
N20 = viscosidade da água na temperatura de 20º C.
Cv = relação entre as viscosidades
sendo T é a temperatura do ensaio em ºC. 
b) no tipo de solo.
- O índice de vazios do solo: Quanto mais fofo o solo, mais
permeável ele é. Conhecido o k para um certo tipo de solo,
pode-se calcular o k para o outro solo pela proporcionalidade da
equação apresentada (mais utilizada para areias).
Maior índice de vazios (e) → Maior coeficiente 
de permeabilidade (k).
- O grau de saturação do solo: O coeficiente de permeabilidade de
um solo não saturado é menor do que o que ele apresentaria se
estivesse totalmente saturado. Essa diferença não pode, entretanto
ser atribuída exclusivamente ao menor índice de vazios disponível,
pois as bolhas de ar existentes, contidas pela tensão superficial da
água, são um obstáculo para o fluxo. Entretanto, essa diferença
não é muito grande.
- A estrutura do solo: A combinação de forças de atração e repulsão
entre as partículas resulta a estruturas dos solos, que se refere à
disposição das partículas na massa de solo e as forças entre elas.
A amostra com estrutura dispersa terá uma permeabilidade menor
que a floculada.
Determinação do Coeficiente de Permeabilidade
A determinação de k pode ser feita:
-por meio de fórmulas que o relacionam com a granulometria,
-no laboratório utilizando-se os “permeâmetros” (de nível constante
ou de nível variável), e;
- in loco pelo chamado “ensaio de bombeamento” ou pelo ensaio de
“tubo aberto”; para as argilas, a permeabilidade se determina a
partir do “ensaio de adensamento.
Um teste de bombeamento consiste no bombeamento de um poço
durante um intervalo de tempo e o registro da evolução do
rebaixamento do nível da água em função do tempo.
Os ensaios de tubo aberto consistem em cravar um tubo de
sondagem no terreno até a profundidade desejada. Posteriormente,
esse tubo é enchido com água, medindo-se a velocidade com que
ela escoa pelo tubo e se infiltra no terreno.
Em princípio o ensaio de permeabilidade consiste em colocar uma amostra
de solo em um molde cilíndrico de aço e submetê-la a uma carga hidráulica
conhecida, constante ou variável. Mede-se a quantidade de água que
atravessa a amostra num determinado tempo e deduz-se o valor da
permeabilidade (k) procurado.
O permeâmetro de carga constante é empregado para a medida da
permeabilidade de areias e pedregulhos e o de carga variável para os solos
argilosos-siltosos. Essas diferentes metodologias são adotadas porque o
volume de água que atravessa a amostra difere muito, num caso e no
outro.
Permeâmetro de Carga Constante: Permeabilidade de solos grossos –
Areias e pedregulhos
Mantida a carga (h), durante um certo tempo, a água percolada é
colhida e seu volume é medido. Conhecidas a vazão e as características
geométricas, o coeficiente de permeabilidade é calculado: � �
�.�
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∆ℎ
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∆ℎ
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. �
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∆ℎ. �
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∆ℎ. �. �
Permeâmetro de Carga Variável: Permeabilidade de solos finos – Siltes e
Argilas
O coeficiente de permeabilidade é determinado medindo-se o
volume de água a nível variável, que atravessa em um determinado tempo
(t), uma amostra de solo com seção (A) e altura (L). O volume de água é
avaliado num tubo graduado de seção (a).
A partir da igualdade de que o
volume de água que varia no tubo
de seção (a) é o mesmo que
atravessa a amostra de seção (A) e
fazendo-se a integração dos
volumes em função da variação do
tempo e da altura de coluna d’água
na proveta, tem-se que:
2
1
log3,2
h
h
tA
La
k ×
×
××=
Exercício 1
Adotando :
h=28cm
z=24cm
L=50cm
Peso específico da areia =18kN/m³.
A=530cm²
V=100cm³
t=18s
k?
Exercício 2
Num ensaio de permeabilidade, com permeâmetro de carga variável,
quando a carga h era de 65cm, o cronômetro foi ligado. Trinta segundos
depois, a carga h era de 35cm. L=20cm e A=77cm² são as dimensões do
corpo de prova e área da bureta é de 1,2cm².
a)Qual o coeficiente de permeabilidade desse solo?
b) Estime o coeficiente de permeabilidade, através da Lei de Darcy, para
uma carga média durante o ensaio.