Permeabilidad

INTRODUCCIÓN

El concepto “permeabilidad” en Mecánica de Suelos, se define como la mayor ó menor facilidad con que el agua fluye a través del suelo. La permeabilidad de un suelo se puede determinar directamente en el campo ó bien en el laboratorio utilizando muestras alteradas ó inalteradas. Los procedimientos empleados en laboratorio para determinar el coeficiente de permeabilidad pueden dividirse en directos e indirectos. Por otro lado las pruebas de permeabilidad en campo son útiles cuando es casi imposible obtener especímenes inalterados por ejemplo en estratos de arena y grava. El tipo de prueba de permeabilidad útil en cada caso particular depende de numerosos factores, tales como tipo de material, localización del nivel freático y homogeneidad o heterogeneidad de los distintos estratos del suelo. Las pruebas de permeabilidad de laboratorio son útiles cuando la estructura que se forma está formada por un material que puede considerarse homogéneo, isótropo, o anisótropo, como en el caso del corazón impermeable de una cortina, construido con la tierra de un banco de préstamo homogéneo. En cambio, en las formaciones naturales, generalmente compuestas por mantos distintos, con variaciones importantes tanto en la disposición de los mismos como en las características de los materiales, es difícil estudiar el escurrimiento a partir de un número limitado de ensayes sobre muestras inalteradas. En mantos de arena y grava es casi imposible obtener especímenes inalterados. En estos casos es necesario recurrir a las pruebas de campo

PERMEABILIDAD

La permeabilidad de un suelo se puede determinar directamente en el campo ó bien en el laboratorio utilizando muestras alteradas ó inalteradas.

Los procedimientos empleados en laboratorio para determinar el coeficiente de permeabilidad pueden dividirse en directos e indirectos.

El coeficiente de permeabilidad en los suelos varían de 102 a 10-3 cm/seg.

Métodos directo

• Prueba horizontal de capilaridad

• Método de carga constante

Prueba horizontal de capilaridad

Debido a las fuerzas capilares, el agua que penetra en un suelo seco avanza con cierta velocidad, y en función de ésta se puede determinar, indirectamente, la permeabilidad del suelo.

Objetivo: Esta prueba es adecuada especialmente para ensayar con rapidez un gran número de muestras en el campo. Se usa cuando los materiales tienen una permeabilidad comprendida entre 10-1 y 10-5 cm/s.

Equipo

• Permeámetro de lucita de 5 cm de diámetro y 20 cm de largo, con una malla fija en uno de sus extremos

• Tubo de hule o sarán de 2 m de largo y 6.3 mm ( ¼ pulg ) de diámetro

• Tres mallas metálicas No. 100, recortadas en forma de disco de 5 cm de diámetro

• Tapón de hule perforado con un tubo de vidrio

• Arena gruesa y limpia de Ottawa, u otra equivalente

• Frasco o depósito de abastecimiento con agua

• Balanza para pesar el permeámetro y la muestra con aproximación a 0.1 g

• Dos escalas graduadas, en centímetros y milímetros, que se adhieran al permeámetro

• Cronómetro

• Termómetro

• Pisón para compactar el material

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

1. En la balanza, se pesa el permeámetro con una malla colocada en sus extremos, y se hace la anotación correspondiente en el formato de registro.

2. Se mide el diámetro promedio del permeámetro y se determina su área. Se anotan estos valores, así como el número del permeámetro, en el formato de registro.

3. Se coloca una primer capa de arena de Ottawa, hasta antes de iniciar la graduación, y se compacta.

4. El material seco se coloca en capas de 1 cm de espesor; se apisona cada capa con un número variable de golpes a fin de que el espécimen quede uniformemente compactado en todo su espesor y tenga la relación de vacíos.

5. Se pesa el permeámetro con la muestra compactada; la diferencia de peso con el del permeámetro vacío es el de la muestra seca.

6. Se aplica sobre la cara exterior del permeámetro, una de las escalas, de manera que el cero coincida con la base inferior del espécimen.

7. Sobre la muestra compactada, se coloca un disco de malla No 200 y, a continuación, una capa de arena de Ottawa, de espesor tal que permita el ajuste del tapón de hule en el permeámetro; entre arena y tapón, se interpone otra malla No 100.

8. Se conecta el permeámetro con el depósito de abastecimiento de agua y, a fin de desalojar la mayor cantidad de aire tanto del tubo de sarán como del permeámetro, se pone éste en posición vertical, y con la entrada de agua hacia abajo.

9. Se deja que el agua vaya penetrando muy lentamente hasta que la arena de Ottawa se sature y, al llegar a la muestra, se coloca el permeámetro en posición horizontal, procurando que la carga de agua h’0 (que es la distancia entre el centro del permeámetro en posición horizontal y la superficie libre del agua en el depósito de abastecimiento), sea pequeña; en ese momento, se empieza a tomar el tiempo con un cronómetro.

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