PERMEABILIDAD DE SUELOS MCs. Ing. Raúl Valera G.
PERMEABILIDAD Los suelos no son sólidos ideales, forman sistemas con 2 ó 3 fases: partículas sólidas y gas, partículas sólidas y líquido, o bien, partículas sólidas, gas y líquido.
Un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos
existen en todos los suelos, incluido el granito sano, por lo tanto dichos materiales son permeables.
El agua presente en los suelos puede provenir de distintas fuentes: • AGUA DE SEDIMENTACIÓN: Es aquella incluida en suelos sedimentarios al depositarse sus partículas. • AGUA DE INFILTRACIÓN: Es la proveniente de lluvias, corriente de agua o hielos, lagos y mares.
PRESENCIA DEL AGUA EN LOS SUELOS:
CAPTACIÓN DEL AGUA EN LA NATURALEZA
CAPTACIÓN DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Se define como nivel freático al lugar geométrico de puntos del suelo en los que la presión de agua es igual a la atmosférica.
CAPTACIÓN DEL AGUA EN LA NATURALEZA
Se define como nivel piezométrico a la altura que alcanza el agua en un tubo vertical o piezómetro en un punto determinado
CAPTACIÓN DEL AGUA EN LA NATURALEZA
ACUÍFERO: Formación o grupo de formaciones geológicas de las que pueden extraerse cantidades significativas de agua freática.
CAPTACIÓN DEL AGUA EN LA NATURALEZA
ACUIFERO LIBRE O NO CONFINADO: Es aquel en que la superficie superior de la zona de saturación está a la presión atmosférica, esta superficie es el nivel freático.
FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO • En su movimiento, el flujo del agua presenta 2 estados característicos: • FLUJO LAMINAR • FLUJO TURBULENTO
FLUJO LAMINAR • En el flujo laminar las líneas de flujo permanecen sin juntarse entre sí en toda la longitud del suelo en cuestión, es decir cada partícula se desplaza sobre una senda definida la cual nunca intercepta el camino de ninguna otra partícula. Las velocidades son bajas.
FLUJO TURBULENTO • En el flujo turbulento las sendas son indefinidas, irregulares y se tuercen, cruzan y retuercen al azar. Las velocidades son mayores.
SEGÚN REYNOLDS: 36 1 𝑣𝑐 = 1 + 0.0337𝑇 + .00022𝑇 2 𝐷 Existe una velocidad en cada líquido bajo la cual, para un diámetro de conducción dado y una temperatura determinada, EL FLUJO ES SIEMPRE LAMINAR
𝑣𝑡 = 6.5 𝑣𝑐 También, otra velocidad sobre la cual EL FLUJO ES SIEMPRE TURBULENTO
LEY DE DARCY • El flujo de agua a través de medios porosos está gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Darcy en 1856, quien investigó las características del flujo de agua a través de filtros de material térreo.
LEY DE DARCY • El flujo de agua a través de medios porosos está gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Darcy en 1856, quien investigó las características del flujo de agua a través de filtros de material térreo.
LEY DE DARCY • Utilizando el dispositivo mostrado, Darcy encontró que para velocidades suficientemente pequeñas el gasto o caudal Q es
𝒉𝟏 − 𝒉𝟐 𝒊= 𝑳
LEY DE DARCY
K: COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD • Es un valor que cuantifica la mayor o menor FACILIDAD con que el agua fluye a través del suelo, estando sujeto a un gradiente (i) hidráulico dado. • ES FUNCION DE LAS PROPIEDADES DEL SUELO
VELOCIDAD DE DESCARGA Y FILTRACION • Si consideramos el filtro anterior organizado en sus dos fases: SÓLIDA y VACIOS con una profundidad unitaria = 1; tendremos:
VALORES DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD EN DISTINTOS SUELOS
DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD •
Para la determinación del coeficiente de permeabilidad existen diferentes
•
métodos; los ensayos de laboratorio, los efectuados en el lugar y los métodos
•
empíricos, donde el valor de k es obtenido indirectamente a través de
•
relaciones empíricas con otras propiedades de los suelos.
•
A continuación se resumen los distintos métodos:
•
•LABORATORIO
•
Permeámetro de carga constante
•
Permeámetro de carga variable
•
•IN SITU
•
•EMPÍRICOS
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Allen-Hazen
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Loudon
•
Terzagui
•
Schilichter
•
Prueba horizontal de capilaridad
PERMEÁMETRO DE CARGA CONSTANTE •
Una muestra de suelo de sección A y longitud L confinada en un tubo, se somete a una carga hidráulica «h»
•
Para el cálculo de k se determina primero el caudal circulante una vez que el sistema se encuentra en régimen (la cantidad de agua que ingresa es igual a la que sale), midiendo el tiempo t en el cual se llena un recipiente de volumen V conocido
PERMEÁMETRO DE CARGA CONSTANTE • Una muestra de suelo de sección A y longitud L confinada en un tubo, se somete a una carga hidráulica «h» • Para el cálculo de k se determina primero el caudal circulante una vez que el sistema se encuentra en régimen (la cantidad de agua que ingresa es igual a la que sale), midiendo el tiempo t en el cual se llena un recipiente de volumen V conocido
PERMEÁMETRO DE CARGA VARIABLE • En este caso la cantidad de agua escurrida es medida en forma por medio de la observación de la relación entre la caída del nivel de agua en un tubo recto colocado sobre la muestra y el tiempo transcurrido. El longitud L, el área A de la muestra y el área “a” del tubo recto son conocidos. En adición, las observaciones deben ser hechas en no menos de 2 niveles diferentes de agua en el tubo recto. • Considérese h1 como la altura del agua medida en un tiempo t1 y h2 como la altura del agua medida en un tiempo t2; h es la altura del agua
PERMEÁMETRO DE CARGA VARIABLE •
En este caso la cantidad de agua escurrida es medida en forma por medio de la observación de la relación entre la caída del nivel de agua en un tubo recto colocado sobre la muestra y el tiempo transcurrido. El longitud L, el área A de la muestra y el área “a” del tubo recto son conocidos. En adición, las observaciones deben ser hechas en no menos de 2 niveles diferentes de agua en el tubo recto.
•
Considérese h1 como la altura del agua medida en un tiempo t1 y h2 como la altura del agua medida en un tiempo t2; h es la altura del agua
METODOS INDIRECTOS:
METODOS INDIRECTOS:
