Permeabilidade nos Solos

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Sarah Valente Tavares Ceatec – Engenharia Civil 
 
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Mecânica dos Solos A 
Permeabilidade 
PERMEABILIDADE NOS SOLOS 
 A maior ou menor facilidade com que o solo permite a 
passagem de um fluído 
 
 
 Lei de Darcy: movimento da água 
 Considera fluxo com escoamento laminar (movimento 
retilíneo uniforme) 
 Viscosidade e massas constantes 
 (Turbulento causa carreamento do solo – numa 
barragem causa “pipping” [erosão interna] – não pode 
ser admitido na geotecnia) (alta velocidade) 
 
 
 
 Re > 2500: fluxo turbulento 
 
 
 Lei de Darcy: carga constante (h) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Considerando o gradiente hidráulico i: 
 
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DETERMINAÇÃO K (CARGA CONSTANTE: h) 
𝑘 =
𝑄
𝑖 . 𝐴
 
 
 Mede a permeabilidade da areia: água com alta 
velocidade 
DETERMINAÇÃO K (CARGA VARIÁVEL) 
 Mede a permeabilidade da argila: água com baixa 
velocidade 
 
 
COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE (K) 
 Para solos sedimentares (uma argila residual 
poderá se comportar como uma areia fina pela 
macroporosidade) 
 
 Outra forma de estimar o coeficiente de 
permeabilidade (K), Harzen: 
 
Obs.: Defet: 10% dos grãos tem aquele D ou menor 
 Fatores de influência: 
 Solo 
 Saturação 
 Fluido 
 
 
 
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SOLO: 
 Solo compactado < estrutura floculada ou dispersa (solo 
solto): redução dos índices de vazios 
 Permeabilidade horizontal (Kh) > permeabilidade vertical 
(Kv): a água flui na horizontal 
 Relação entre os estados do solo (e), conforme Taylor: 
SATURAÇÃO: 
 Sr = 100%  Ksat (vazios cheios de água) 
 Sr < 100%  Knat – tem de vencer atrito do ar, por 
isso é menor 
FLUIDO: 
 Massa específica do fluído 
 Viscosidade 
 Temperatura 
 
 
 
 
 
 
IMPORTÂNCIA DA PERMEABILIDADE 
 No cálculo de vazões estimadas de infiltração de 
água por um maciço de solo ou rochoso 
 Na análise de recalques, pois dependem da saída 
de água – mecânica dos solos B 
 Nos estudos de estabilidade, porque a tensão 
efetiva (que comanda a resistência do solo) 
depende da pressão neutra., que depende das 
pressões provocadas pela percolação da água 
CARGAS HIDRÁULICAS 
 Carga total: 
 Carga altimétrica: diferença de cota entre o 
ponto considerado e a referência 
 Carga piezométrica: pressão neutra no ponto 
 Carga cinética: desprezada para esta ciência 
devido à baixa velocidade de percolação da água 
FORÇA DE PERCOLAÇÃO (j) 
 É uma grandeza semelhante ao peso específico 
e atua como a força gravitacional 
 
 
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 Força de percolação por unidade de volume: 
 
 Força dissipada em todo o volume: 
 
 
TENSÕES NO PERMEÂMETRO FLUXO 
ASCENDENTE 
 
 
 
 
 
 
TENSÕES NO PERMEÂMETRO FLUXO 
DESCENDENTE 
 
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TENSÃO NO SOLO SUBMETIDO À PERCOLAÇÃO 
 Resumidamente as tensões efetivas: 
 
 
GRADIENTE CRÍTICO 
 Em fluxo ascendente: 
 O peso dos grãos (devido à gravidade) contrapõe – se 
à ação de arraste por atrito da água que percola para 
cima (força de percolação) 
 Como a resistência das areias é proporcional à 
tensão efetiva, quando esta se anula, a areia 
perde completamente sua resistência e fica em 
um estado conhecido como “areia movediça” 
 Gradiente que provoca o estado de areia 
movediça: 
 
 As areias movediças, na natureza, são de rara 
ocorrência, mas o homem é capaz de criar esta 
situação em suas obras 
 Areia movediça em barragem 
 
 Areia movediça em escavação em areia 
ancorada com estacas pranchas 
 
 
 
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 “Piping”  perda de resistência  erosão  
concentra fluxo  aumenta gradiente  aumenta 
erosão 
 Gradiente crítico 
 Formação de rachaduras e aparecimento de valas 
 Exemplo: enxurrada (carrega os finos) 
FATOR DE SEGURANÇA 
 Fator ou coeficiente de segurança contra formação de 
areia movediça 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 FS = 1: ocorre areia movediça 
 FS ≥ 2: não ocorre areia movediça (icrit > 1) 
 
Obs. 01: Areia: muito permeável (facilita a passagem da 
água, ou seja, não absorve água) 
 Exemplo: filtro de areia 
Obs 02.: Argila: pouco permeável ou impermeável 
devido a coesão do solo (não permite a passagem da 
água, ou seja, absorve água) 
 Exemplo: pote de argila 
Obs. 03: Silte: comportamento mais próximo da areia, 
não apresenta coesão por ser um solo muito fino  
não é impermeável (dissolve na água) 
 Silte + argila: o silte aparenta ter o mesmo 
comportamento da argila 
 Silte + areia: o silte deixa a areia mais compacta (não 
impede a passagem da água) 
Obs. 04: Para evitar o fluxo turbulento numa barragem 
de aterro deve ser feito um filtro de areia facilitando a 
passagem da água.