299036643-Permeabilidad-Carga-Variable.pdf

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I CIV-219 LAB

INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES

ENSAYO N°9 – PERMEABILIDAD PERMEABILIDAD CARGA VARIABLE DOCENTE: Ing. Hernan Flores AUX. DOC.: Univ. Daniel Saavedra NOMBRE: Univ. Paul Alex Quiroz Barrionuevo

“ING. HUGO MANSILLA ROMERO”

Normas: AASHTO T125-66 ASTM D2434-68 Sumario: Pág. 1.

Introducción

2

2.

Objetivos

3

2.1

Objetivo General

3

2.2

Objetivos Específicos

3

3.

Procedimiento

4

4.

Análisis de Datos

5

4.1

Recopilación de Datos

5

4.2

Nomenclatura

5

4.3

Planilla y Gráficos

5

5.

Conclusiones

6

6.

Anexos

7

6.1

Explicación del cálculo y conclusiones

8

7.

Bibliografía

8

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS I

pág. 1



ENSAYO N°9 – PERMEABILIDAD CARGA VARIABLE DOCENTE: Ing. Hernan Flores AUX. DOC.: Univ. Daniel Saavedra NOMBRE: Univ. Paul Alex Quiroz Barrionuevo


La exposición del experimento Carga Constante es aplicable también a este ensayo. Las limitaciones del ensayo de cabeza constante son inherentes a este ensayo, y además si el ensayo tiene una duración excesiva, será necesario controlar la evaporación el agua en la tubería de entrada. El ensayo de permeabilidad de carga variable usando como molde patrón de compactación. Note que el espesor de la piedra porosa y el pequeño diámetro del agujero de entrada en la tapa superior del permeámetro pueden originar una depresión en la muestra por erosión debido a gradientes hidráulicos muy grandes. Debe tenerse mucho cuidado en el montaje del aparato para evitar fugas. Usar una regla metálica para medir las cabezas hidráulicas, h1 y h2 para gradientes muy pequeños es importante tener cuidado de que no se drene la muestra. Debe notarse que este método para determinar el coeficiente de permeabilidad k ha sido desarrollado principalmente por economía pues el experimento para determinar k en un suelo fino puede durar normalmente varios días. El ensayo de carga constante, consume una cantidad grande de agua en el laboratorio para mantener la carga constante en la mayoría de los arreglos. Para ensayos de larga duración y donde la cantidad de flujo a través de la muestra es muy pequeña, es necesario controlar la evaporación de agua del recipiente o de la tubería de entrada y también evitar la evaporación y/o drenaje en la tubería o recipiente de salida. Una forma de solucionar este problema consiste en hacerlo en un salón de humedad controlada. Otra es mantener el recipiente de la tubería de entrada cubierto con un globo de caucho parcialmente inflado. Para controlar el drenaje y garantizar que el agua salga al tubo lleno se debe sumergir la tubería de salida en un recipiente con agua. Obtener elevación del recipiente de salida para calcular h2, debe hacerse gala de juicio e ingenio para controlar escapes en el conjunto.

En la figura vemos claramente, el sistema que realizaremos en este ensayo. En el cual haremos variar la altura h 1-h2.


pág. 2





Conocer el procedimiento normalizado por la norma ASTM D2434 – 68. Y la norma



AASHTO T125 – 66 para la determinación de la permeabilidad de un suelo fino.



Determinar el coeficiente de permeabilidad de suelo un fino.



Conocer la diferencia de procedimiento que existe entre el método de carga constante y carga variable.

Primeramente indicaremos el material usado para este laboratorio. 

Permeámetro de carga variable.



Tanque de carga constante.



Conductos largos.



Piezómetros, con escalas en milímetros, para medir la altura del agua.



Balanza con precisión mínima de 0.5 g.



Cuchara, con una capacidad de 100 g.



Tanque de inmersión.



Horno de secado, capaz de mantener una temperatura de 110 ± 5°C.



Termómetro.



Cronómetro.



Equipo de accesorios: embudos, espátulas, cuchillos, etc.

Permeámetro

Conducto largo


Balanza para pesar.

Balanza electrónica.

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Ahora mostraremos el procedimiento a realizar para este ensayo: 

Limpiar el permeámetro y verificar las dimensiones con una precisión de 0.5 mm.



Determinar el peso del molde.



Colocar el suelo en un contenedor y determinar su contenido su contenido de humedad, w si se trata de arena, secarla previamente en horno para luego procederá su colocación en seco.



Colocar la muestra en el permeámetro con cierta densidad predeterminada sobre la base de los resultados de ensayos de compactación. Para esto se podrá utili zar vibración o compactado por capas.



Determinar el paso mas molde. W2



Una vez embalada disponer un papel filtro en el tope de la muestra y taparla. Conectar la entrada de agua al conducto que proviene del tanque de altura constante.



Sumergir l amuestra en un contenedor con nivel de agua superior en 5 cm al tope de la misma y dejar que se sature de 24 a 27 horas. También puede utilizarse una bomba de vacio para acelerar la saturación.



Cerrar tanto las válvulas de entrada como de salida. Asegurarse que los conductos y manómetros estén libres de aire dejándolos correr. El permeámetro en esta etapa ya se encuentra totalmente ensamblado.



Llenar el manómetro hasta la altura predeterminada h1.



Determinar el tiempo en que el nivel de agua desciende hasta los niveles establecidos.



Registrar la temperatura del agua. T.



Determinare el volumen de agua que fue drenado.



Llenar nuevamente la bureta y repetir el ensayo de 2 a 3veces.


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Longitud de muestra L (cm)

21,5

Diametro de muestra D (cm)

6,4

Diametro tubo de carga dc (cm)

0,6

CARGA VARIABLE Ensayo Carga Inicial h1 (cm) Carga Final h2 (cm) Tiempo t (seg) Temperatura T ºc

1 90 40 2,05 19

2 90 40 2,04 19

3 90 40 2,02 19

Las fórmulas que utilizaron para el peso unitario, índice de vacios y coeficiente de permeabilidad fueron:

 

W2 



W 1 2

D L

4  d

e





k  

1 w

Gs  

h   ln  1  A  t  h2 

a L

k20C

 k T C 

1

 T C  20C

 d


pág. 5





Igualmente QUE el anterior ensayo necesitamos Pe=2,637 [g/cm 3] y las humedades. Luego precedemos con el cálculo de la permeabilidad a temperatura conocida. Longitud de muestra L (cm)

21,5


6,4

AREA A (cm2) Diametro tubo de carga dc (cm)

32,17 0,6

Area de la seccion del tubo de carga a (cm2)

0,283

CARGA VARIABLE Ensayo Carga Inicial h1 (cm) Carga Final h2 (cm) Tiempo t (seg) Temperatura T ºc

1 90 40 2,05 19

2 90 40 2,04 19

3 90 40 2,02 19

Permeabilidad a la temperatura T (cm/seg)

7,473E-02

7,510E-02

7,584E-02

Permeabilidad a la temperatura de 20ºC (cm/seg)

7,854E-02

7,893E-02

7,971E-02

Tabla Final KT (cm/seg) 7,523E-02 K19 (cm/seg) 7,906E-02



Bueno, con la realización de este ensayo pudimos ver y conocer con bastante precisión los procedimientos y mediciones normalizadas para la determinación del coeficiente de permeabilidad por lo que como sabemos este método e lo realiza a suelos y materiales finos y no así a guesos.



Hallamos el valor del coeficiente de permeabilidad de la muestra de suelo dándonos:

 cm  K 19º C  7.523*102   afirmando que este suelo es relativamente impermeable.  seg 


pág. 6







Comparando los dos métodos de ensayo (carga constante y carga variable), observamos cierta diferencia en el coeficiente de permeabilidad. K 19C

.

Pr om



3



1, 458*10

2

para carga constante y K 19º C  7.523*10

 cm   seg  para carga  

variable. Por lo que estos métodos son realizados tanto para materiales gruesos como para finos respectivamente.

Pesando la muestra en la balanza.

El permeámetro esta ensamblado


Calculando los tiempos de saturación.

Medios y llenamos el manómetro con agua.

pág. 7





Para el cálculo de la densidad del suelo, realizamos la siguiente tabla: A

B

1

Longitud de muestra L (cm)

2


3

AREA A (cm2) Diametro tubo de carga dc (cm) Area de la seccion del tubo de carga a (cm2)

4 5

C

D

E

DATO DATO

(C3^2*PI()/4) DATO (C5^2*PI()/4)

6 7 8 9 10 11 12 13

14

CARGA VARIABLE Ensayo DATO DATO DATO Carga Inicial h1 (cm) DATO DATO DATO Carga Final h2 (cm) DATO DATO DATO Tiempo t (seg) DATO DATO DATO Temperatura T ºc DATO DATO DATO (2,3*C6*C2)/(C4*D12)*LOG(D10/D1 (2,3*C6*C2)/(C4*E12)*LOG(E10/E1 Permeabilidad a la temperatura (2,3*C6*C2)/(C4*C12)*LOG(C10/C11) 1) 1) T (cm/seg) Permeabilidad a la temperatura de 20ºC (cm/seg)

C14*H23

D14*H23

E14*H23

15 16 17 18



KT (cm/seg) K19 (cm/seg)

Guía de ensayos - Mecánica de Suelos I

Tabla Final (C14+D14+E14)/3 (C15+D15+E15)/3

Ing. Hernán Flores Sin Editorial



Ingeniería de Suelos

Karl Terzagui Editorial el Ateneo



Fundamentos de Ingeniería Geotécnica

Braja M. Das California State University (Sacramento)



Manual del Ingeniero Civil Tomo I

Mac Graw Hill Mexico. sección 5-6



Enciclopedia de Consulta Encarta 2008


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