Fluxo de Água nos Solos e Permeabilidade

MECÂNICA DOS SOLOS II38352 ÁGUA NOS SOLOS PERMEABILIDADE PROFª MSc DEISE TREVIZAN PELISSARO deisetrevizanuriceredubr Relevância FLUXO DE ÁGUA NOS SOLOS ÁGUA o INCOMPRESSÍVEL o RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO NULA o Redução da resistência do solo o Acréscimo de tensões COLAPSO DOS MACIÇOS DE SOLO CONTROLAR O MOVIMENTO DE ÁGUA ATRAVÉS DO SOLO IMPORTANTE Relevância oDeterminar a vazão percolada em barragens oPermitem calcular a pressão da água dos poros pressão neutra e logo a tensão efetiva em cada ponto do maciço oPermitem adotar medidas de prevenção contra o piping erosão interna e o levantamento hidráulico oAnálise da influência do fluxo de água sobre a estabilidade geral da massa de solo estabilidade de taludes FLUXO DE ÁGUA NOS SOLOS Índices Físicos do Solo POROSIDADE vazios existentes nas formações geológicas PERMEABILIDADE parâmetro que permite caracterizar a capacidade do solos transportar água Fluxo de Água 1 Permeabilidade dos Solos Lei de Darcy 2 Conservação de Energia Bernoulli 1 Lei de Darcy PERMEABILIDADE é a propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento da água através dele sendo o grau de permeabilidade expresso numericamente pelo coeficiente de permeabilidade 1 Validade da Lei de Darcy oVálida para escoamento laminar oÉ possível e deve ser considerado o tipo de escoamento na maioria dos solos oEscoamento Laminar ocorre quando as trajetórias das partículas dágua não se cortam em caso contrário denominase turbulento Coeficiente de permeabilidade 2 Conservação da Energia A água ocupa a maior parte ou a totalidade dos vazios do solo e quando submetidas a diferenças de potenciais ela se desloca no seu interior ℎ𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑧 𝑢 𝛾𝑎 𝑣² 2𝑔 Carga total Carga altimétrica Carga piezométrica Carga altimétrica ℎ𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ℎ𝑎 ℎ𝑝 0 2 Conservação da Energia QUANDO OCORRE FLUXO FLUXO ASCENDENTE FLUXO DESCENDENTE Condicionantes da permeabilidade 1 Índice de Vazios Quanto mais fofo mais permeável 2 Temperatura Maior temperatura Menor viscosidade da água Facilidade de escoamento 3 Estrutura do Solo FloculadaDispersa Condicionantes da permeabilidade 4 Estratificação do terreno a Permeabilidade paralela à estratificação b Permeabilidade perpendicular à estratificação Determinação do coef de permeabilidade a Fórmulas relacionadas a granulometria b Laboratório utilizando permeâmetros c In loco ensaio de perfuração Carga constante Carga variável Determinação do coef de permeabilidade a Fórmulas que relacionam com a granulometria Utilizando a equação de Hazen para o caso de areias e pedregulho com pouca ou nenhuma quantidade de finos 𝑘 𝐶𝑥𝐷10 2 Onde k permeabilidade 𝐷10 diâmetro efetivo 90 C 120 sendo C 100 muito usado Determinação do coef de permeabilidade a Fórmulas relacionadas a granulometria b Laboratório utilizando permeâmetros c IN LOCO ENSAIO DE PERFURAÇÃO Consiste na medição da absorção de água em um intervalo limitado pelo fundo da perfuração e o limite inferior do tubo de revestimento visando à determinação dos coeficientes de permeabilidade do terreno em estudo Gradiente hidráulico crítico 𝑖𝑐𝑟𝑖𝑡 𝛾𝑠𝑢𝑏 𝛾𝑤 Responsável pelo fenômeno de areia movediça condição em que a tensão efetiva é nula e fluxo é ascendente 𝑖 𝑖𝑐𝑟𝑖𝑡 𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 𝑚𝑜𝑣𝑒𝑑𝑖ç𝑎 2 Conservação da Energia RUPTURA HIDRAÚLICA NOS SOLOS processo de perda da resistência e da estabilidade de uma massa de solo por efeito das forças de percolação Ocorre por oredução das pressões efetivas devido a um fluxo dàgua ascendente oresultado do carreamento de partículas do solo por forças de percolação elevadas sendo o fenômeno designado comumente pelo termo em inglês pipingentubamento o Resultante das forças efetivas é nula o Gradiente hidráulico elevado Redução do gradiente de saída Onde pode ocorrer areia movediça Redes de Fluxo TRAÇADO DE REDE DE FLUXO malha quadrada lados iguais 𝑄 𝑘ℎ 𝑛𝑓 𝑛𝑑 Vazão em rede de fluxo Condicionantes da permeabilidade ESTRATIFICAÇÃO DO TERRENO