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Permeabilidad De Suelos

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Categoría: Tecnología

Enviado por: tolero 25 mayo 2011

Palabras: 7363 | Páginas: 30

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e los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones constructivas, como los son, por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla bajo el peso de un terraplén, de allí la importancia de su estudio y determinación, aspectos que se desarrollarán a continuación.

Permeabilidad de Suelos

I. Definición:

Se dice que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:

❖ La porosidad del material.

❖ La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.

❖ La presión a que está sometido el fluido.

Para ser permeable un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido.

II. Ecuación de Bernoulli:

De la mecánica de fluidos se sabe que, de acuerdo con la ecuación de Bernoulli, la carga total en un punto en agua en movimiento se da como la suma de las cargas de presión, velocidad y altura.

Dónde:

• h = Carga total

• v = velocidad del fluido a lo largo de la línea de corriente.

• g = aceleración de gravedad.

• y = altura geométrica en la dirección de la gravedad

• P = presión a lo largo de la línea de corriente.

• rho = densidad del fluido

Cuando se trabaja con medios porosos, la velocidad de infiltración es pequeña por lo que el término que contiene la carga de velocidad se desprecia.

La carga de presión en un punto es la altura de la columna vertical de agua en el piezómetro instalado en ese punto. Las pérdidas de carga estarán dadas por:

Dh = h1-h2

A dimensionalmente se puede expresar la pérdida de carga como:

• I=Dh/L

• L= distancia entre los dos puntos

III. Ley de Darcy:

1. Historia: En 1856, en la ciudad francesa de Dijon, el ingeniero Henry Darcy fue encargado del estudio de la red de abastecimiento a la ciudad. Parece que también debía diseñar filtros de arena para purificar el agua, así que se interesó por los factores que influían en el flujo del agua a través de los materiales arenosos, y presentó el resultado de sus trabajos como un apéndice a su informe de la red de distribución. Ese pequeño apéndice ha sido la base de todos los estudios físico‐matemáticos posteriores sobre el flujo del agua subterránea.

2. Ley: El principio básico que rige el movimiento de agua en el seno del acuífero es la ley de Darcy, que establece que el flujo a través de un medio poroso es proporcional a la pérdida de carga, a la sección considerada y la conductividad hidráulica, según la ecuación

Q = k S h/L

En donde:

Q = caudal de agua

S = sección de flujo

k = conductividad hidráulica, una medida de la capacidad del medio poroso para transmitir agua

h/L = pérdida de carga

En consecuencia, la velocidad de flujo será v = k i, que es conocida como velocidad de Darcy, que asume que el flujo tiene lugar a través de toda la sección considerada, pero realmente el flujo sólo tiene lugar por los espacios porosos, por lo que la velocidad real (velocidad intersticial) será: V = v/n, en donde n es la porosidad eficaz.

En la figura siguiente se observa que entre los puntos 1 y 2, en la dirección del flujo, hay una pérdida de carga (Dh), de forma que la expresión de Darcy queda:

Q = K A Dh/L = K A i

Siendo i el gradiente hidráulico.

Actualmente, la Ley de Darcy se expresa de esta forma:

Donde:

q = Q/sección (es decir: caudal que circula por m2 de sección).

K = Conductividad Hidráulica (mejor que “permeabilidad”).

dh/dl = gradiente hidráulico expresado en incrementos infinitesimales.

El signo menos se debe a que el caudal es una magnitud vectorial, cuya dirección es hacia los Δh decreciente; es decir, que Δh o dh es negativo y, por tanto, el caudal será positivo.

3. Limitaciones de la Ley de Darcy:

La Ley de Darcy puede no cumplirse por las siguientes razones:

1. La constante de proporcionalidad K no es propia y característica del medio poroso, sino que también depende del fluido.

El factor K puede descomponerse así:

Donde:

K = conductividad hidráulica

k = Permeabilidad intrínseca (depende sólo del medio poroso)

γ = peso específico del fluido

μ = viscosidad dinámica del fluido

Esta cuestión es fundamental en geología del petróleo o en el flujo de contaminantes, donde se estudian fluidos de diferentes características. En el caso del agua, la salinidad apenas hace variar el peso específico ni la viscosidad. Solamente habría que considerar la variación de la viscosidad con la temperatura, que se duplica de 35 a 5 º C, con lo que se la permeabilidad de Darcy (K) sería la mitad y también se reduciría en la misma proporción el caudal circulante por la sección considerada del medio poroso. Las aguas subterráneas presentan mínimas diferencias de temperatura a lo largo del año en un mismo acuífero, pero en otros entornos sí pueden producirse diferencias de temperatura notables. Por tanto, aunque sabemos que K depende tanto del medio como del propio fluido, como la parte que depende del fluido normalmente es despreciable, para las aguas subterráneas a efectos prácticos asumimos que la K de Darcy, o conductividad hidráulica es una característica del medio poroso.

2. En algunas circunstancias, la relación entre el caudal y el gradiente hidráulico no es lineal. Esto puede suceder cuando el valor de K es muy bajo o cuando las velocidades del flujo son muy altas.

En el primer caso, por ejemplo, si aplicamos la Ley de Darcy para calcular el flujo a través de una formación arcillosa, el caudal que obtendríamos sería bajísimo, pero en la realidad, si no se aplican unos gradientes muy elevados, el agua no llega a circular, el caudal es 0. En el segundo caso, si el agua circula a gran velocidad, el caudal es directamente proporcional a la sección y al gradiente, pero no linealmente proporcional, sino que la función sería potencial:

Donde el exponente n es distinto de 1.

Para estudiar este límite de validez de la ley de Darcy se aplica el número de Reynolds. Este coeficiente se creó para canales abiertos o tuberías, y en general valores altos indican régimen turbulento y valores bajos indican régimen laminar. Para medios porosos se aplica la fórmula utilizada para canales o tubos, sustituyendo el diámetro de la conducción por el diámetro medio del medio poroso y considerando la velocidad Darcy:

Donde:

ρ = densidad del fluido (Kg/m3)

v =velocidad de Darcy (m/s)

d = diámetro medio de los granos (m)

μ = viscosidad dinámica (Pascal∙m = Kg/(m2 ∙s) )

ν = viscosidad cinemática (=μ /ρ ) (m2/s)

Es imposible conocer el grado de turbulencia del flujo a través de un medio poroso, pero se ha comprobado que deja de cumplirse la Ley de Darcy (el caudal deja de ser linealmente proporcional al gradiente) cuando R alcanza un valor que varía entre 1 y 10. (Es decir: R10, no se cumple Darcy; R entre 1 y 10, puede cumplirse o no).

Esa indefinición del valor límite probablemente sea debida a otros factores diferentes del diámetro medio de los granos: heterometría, forma, etc.

En el flujo subterráneo las velocidades son muy lentas y prácticamente siempre la relación es lineal, salvo en las proximidades de captaciones bombeando en ciertas condiciones.

4. Validez de la Ley de Darcy

A continuación se detallan una serie de argumentos bajo los cuales se justifica la validez de lo planteado por Darcy.

1. El medio poroso es macroscópicamente continuo, si presenta discontinuidades, puede separarse en masas continuas.

2. El análisis diferencial es aplicable al flujo macroscópico de un fluido a través de un medio con poros de tamaño finito

3. El tamaño de las partículas es pequeño con respecto a las variaciones del conjunto de líneas de corriente.

4. Las fuerzas de inercia son despreciables respecto a las fuerzas de velocidad (flujo laminar).

IV. Coeficiente de Permeabilidad:

Los estudios de Darcy también utilizan un valor de velocidad v, dicha velocidad es la velocidad de descarga que se define como la cantidad de agua que circula en la unidad de tiempo a través de una superficie unitaria perpendicular a las líneas de filtración.

En arenas firmes saturadas y en otros suelos de granos finos, también saturados, donde la circulación del agua no afecta la estructura del material, la velocidad v puede ser determinada casi exactamente por:

V.

Donde:

η: viscosidad del agua, en KN seg / cm2

K: constante de permeabilidad (empírica), en cm2

ip: gradiente de presiones, en KN/cm3

La viscosidad del agua disminuye con la temperatura, K es constante para un material permeable dado, con porosidad dada y además es independiente de las propiedades físicas del líquido que filtra por el material. Si se reemplaza el valor de ip por su equivalente i.γw se tiene.

La mayoría de los problemas que enfrenta la Ingeniería Civil, tratan filtraciones de agua a poca profundidad, con muy poca variación de la temperatura del líquido, de modo que γw es prácticamente constante. Como además, dentro de ese rango de temperaturas η varía entre límites poco extensos, es costumbre expresar la ecuación anterior como:

Donde:

K es el coeficiente de permeabilidad, que se expresa como una función de la constante de permeabilidad del material, la viscosidad y el peso específico del fluido circulante.

Planteado así, el valor de k, expresado en cm/seg, puede ser considerado como la velocidad del agua a través de un suelo cuando está sujeta a un gradiente hidráulico unitario.

4.1. Factores que influyen en el valor del coeficiente de permeabilidad del suelo:

1. Relación de vacíos

Cuando un suelo es comprimido o vibrado, el volumen ocupado por sus elementos sólidos permanece invariable, mientras que el volumen de vacíos disminuye, por lo tanto la permeabilidad del suelo también disminuye.

Existen expresiones que permiten relacionar el coeficiente de permeabilidad con la relación de vacíos, pero se deben adoptar ciertas hipótesis cuyo carácter permita que las conclusiones del análisis den información cuantitativa correcta.

Casagrande propone la siguiente ecuación para el coeficiente de permeabilidad k:

k0.85 es el valor del coeficiente de permeabilidad para una relación de vacíos e=0.85.

Esta ecuación se expresa en curvas para arenas finas y medianas limpias de granos de buena cubicidad.

2. Temperatura del agua

De un análisis teórico surge que el valor del coeficiente de permeabilidad del suelo es proporcional a la viscosidad cinemática del agua, expresado mediante la relación.

Donde:

Representa la viscosidad cinemática del agua, η la viscosidad del agua g la aceleración de la gravedad y γw el peso específico del agua

El valor del coeficiente de permeabilidad obtenido mediante ensayos, depende de la temperatura a la que fueron realizados, normalmente se les suele referir a una temperatura T=20 ºC, para los cuales se tiene:

Donde el subíndice t hace referencia a los resultados de la prueba. La relación planteada anteriormente es válida para arenas y presenta pequeñas desviaciones para arcillas.

3. Estructura y estratificación

El coeficiente de permeabilidad de un suelo inalterado es distinto al del mismo suelo re moldeado; cambia su estructura y estratificación. En el re moldeado quedan libres partículas de suelo, que al fluir el líquido las mueve y reacomoda, obstruyendo canales. En otras ocasiones son arrastradas al exterior, con lo cual el valor del coeficiente de permeabilidad varía durante la realización del ensayo, esto ocurre en general en suelos con valores de coeficiente de permeabilidad k entre 10–5 y 10–3 cm/seg.

En particular, si una arcilla es amasada a contenido de humedad constante, su valor de k disminuye con respecto a su valor original a kr (coeficiente de permeabilidad re moldeado). Para la mayoría de las arcillas inorgánicas, la relación k/ kr no es mayor de 2. Para arcillas orgánicas y algunas margas con estructura de conglomerado dicha relación puede llegar a valores de 30.

Debe tenerse en cuenta además, que los coeficientes de permeabilidad horizontal y vertical difieren la mayor parte de las veces y a su vez los valores en sentido horizontal pueden ser diferentes si el suelo presenta estratificación.

4. Agujeros y fisuras

Heladas, ciclos alternados de humedecimiento y secado, efectos de vegetación y pequeños organismos pueden cambiar las condiciones del suelo, provocando discontinuidades, fisuras, agujeros, etc., que hacen que las características de permeabilidad de los suelos sean diferentes Tamaño de partículas

5. Tamaño de partículas

El tamaño de las partículas del suelo afecta la permeabilidad del mismo. La Ley de Poiseuille, demuestra que la velocidad promedio a través de un tubo capilar es proporcional al cuadrado del diámetro del tubo. Por lo tanto, análogamente, es razonable esperar que la velocidad de filtración a través de un suelo conocido y el coeficiente de permeabilidad de ese suelo, sean proporcionales al cuadrado de la dimensión promedio del poro, el que a su vez puede vincularse al tamaño de los granos, relacionando estos últimos con el coeficiente de permeabilidad.

Donde:

vprom.: es la velocidad promedio a través de un tubo capilar, en cm/seg

ρ: es la densidad del agua, en gr/cm3

D es el diámetro del tubo, en cm

Η: es la viscosidad del fluido (agua), en gr. seg/cm2

6. Aire encerrado y materiales extraños en los vacíos

Aún cuando el término coeficiente de permeabilidad en el sentido estricto de la palabra se refiere a la condición de suelos saturados, los suelos en su condición natural, contienen pequeñas cantidades de gas encerrado u ocluido. Más aún, las muestras de laboratorio contienen frecuentemente mayores cantidades de gas, debido a que el suelo lo adquiere con facilidad, a menos que se tomen una serie de precauciones durante el muestreo, el envío y la preparación de muestras.

El gas encerrado, aún cuando sea en pequeñas cantidades, tiene un efecto marcado en el coeficiente de permeabilidad. Por consiguiente para obtener una información correcta, se debe estar seguro de que el contenido de gas en la muestra, es igual al contenido en el estado natural del suelo o al contenido que se espera que el suelo tenga en un futuro cercano.

Productos químicos disueltos presentes en el agua tienen un gran efecto sobre la fracción coloidal del suelo y por ende sobre el coeficiente de permeabilidad del mismo.

1. Valores del coeficiente de permeabilidad en distintos suelos

La tabla I, expresa valores del coeficiente de permeabilidad y formas de determinarlo, relacionándolo con las condiciones de drenaje y el tipo de suelo.

2. 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:

1. Laboratorio:

1. Permeámetro de carga constante

En estos aparatos la cantidad de agua que fluye a través de una muestra de suelo, de dimensiones conocidas, en un tiempo determinado, puede ser medida.

Los niveles de agua a la entrada y salida del permeámetro se pueden mantener constantes por medio de compuertas. La pérdida de carga h, depende únicamente de la diferencia entre los niveles de agua. El diámetro D y el largo L de la muestra pueden ser medidos.

El agua a la salida es recogida en una probeta graduada y la cantidad de descarga Q es medida. Cabe destacar que este permeámetro es aplicable a suelos relativamente permeables, por ejemplo limos, arenas y gravas.

A continuación se muestran dos modelos de permeámetros y el cálculo del coeficiente de permeabilidad k.

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

Una vez obtenido el caudal y en función de las características del permeámetro, aplicando la Ley de Darcy se obtiene:

En los ensayos de permeabilidad, las fuentes más importantes de error son la formación de una pequeña capa de material fino en la superficie de la muestra, que actúa luego como filtro, y la existencia o formación de burbujas de aire dentro de la muestra de suelo. Ambos errores reducen la permeabilidad. El error originado por la formación de un filtro puede ser eliminado midiendo la pérdida de carga entre dos puntos situados en el interior de la muestra, en la forma indicada en el permeámetro b.

2. Permeámetro de carga variable

Este tipo de dispositivo, (Figura 14), brinda mayor exactitud para suelos menos permeables, como arcilla y limo.

En este caso la cantidad de agua escurrida es medida en forma indirecta 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. Para la deducción del valor de k obsérvese el permeámetro de la Figura 14, el que debe estar en régimen antes de efectuar cualquier medición.

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 intermedia en un tiempo t. La relación de flujo puede ser expresada como el área del tubo recto multiplicada por la velocidad de caída. La velocidad de caída es -∂h/∂t, el signo negativo significa que la carga h disminuye al aumentar el tiempo. Haciendo la ecuación para este caso de acuerdo con la relación de, flujo dada por la Ley de Darcy se tiene:

Reordenando e integrando la ecuación:

Se obtiene el valor del coeficiente de permeabilidad k, expresado

El principio de carga variable puede alterarse en muchas formas para obtener resultados en un amplio campo de tipos de suelos. Tipos diferentes de tubos rectos pueden usarse con mayores o menores áreas de acuerdo con la penetrabilidad de los materiales.

2. Ensayos in situ:

En la Tabla II se resumen una serie de ensayos de campo para determinar el valor de k in situ, el tipo de suelo al cual son aplicables y la norma que describe el procedimiento a seguir.

TABLA II. Ensayos de campo para la determinación de k

|METODO |SUELO DE APLICACIÓN |NORMA A SEGUIR |

|Ensayo de carga variable |Perforaciones y pozos |- |

|Ensayo de carga constante |Perforaciones y pozos |- |

|Slug Test |Suelos profundos |ASTM D4044 |

|Pozos de bombeo |Todo tipo de suelos |ASTM D 4050 |

|Ensayos de campo varios |Acuíferos en suelo y roca |ASTM D 4043 |

|Disipación de Cono |Suelos de baja a media permeabilidad |- |

3. Métodos Empíricos:

En una masa de suelo, los canales a través de los cuales circula el agua tienen una sección transversal muy variable e irregular. Por ello, la velocidad real de circulación es extremadamente variable. Sin embargo, la velocidad media obedece a las mismas leyes que determinan el escurrimiento del agua en los tubos capilares rectos de sección constante. Si la sección transversal del tubo es circular, la velocidad aumenta, de acuerdo con la Ley de Poiseuille, con el cuadrado del diámetro del tubo. Como el diámetro medio de los vacíos de un suelo con una porosidad dada aumenta prácticamente en relación directa con el tamaño D de las partículas, es posible expresar k en función de D, tomando como base la Ley de Poiseuille.

Distintos autores han estudiado el valor que puede tomar la constante “C” en la ecuación, a continuación se nombran algunos:

1. Fórmula de Terzaghi: Terzaghi en su fórmula para el cálculo del coeficiente de permeabilidad introduce una constante que tiene en cuenta la porosidad y el tipo de suelo.

2. Fórmula de Allen Hazen: Para el caso de arenas sueltas muy uniformes para filtros (coeficiente de uniformidad ≤ 2), Allen-Hazen obtuvo la siguiente ecuación empírica para calcular el coeficiente de permeabilidad:

Donde: 100 ≤ C1 ≤ 150

D10: tamaño efectivo en cm.

Corrección por temperatura

3. Fórmula de Schlichter: Introduce a la fórmula de Allen Hazen una corrección por compacidad, en función de la porosidad η (Tabla IV).

4. Fórmula de Loudon: Loudon establece una fórmula para la determinación del valor del coeficiente de permeabilidad más compleja, mediante la relación.

Si la distribución granulométrica por peso es lineal en escala logarítmica, la superficie Si, puede obtenerse a partir de la TABLA VI:

La fórmula de Loudón, sólo es aplicable si existe menos del 5% de partículas de tamaño inferior al tamiz 200.

Para curvas granulométricas de distribución logarítmica normal, el valor de S se obtiene por medio de la ecuación:

Donde el valor de Ds, se obtiene a partir de la relación

V. Tensión Superficial:

Es la propiedad de un líquido en la interfase “líquido – gas”, por la cual las moléculas de la superficie soportan fuerzas de tensión. Por ella, una masa de agua, acomodándose al área mínima forma gotas esféricas. La tensión superficial explica “el rebote de una piedra” lanzada al agua. La tensión superficial se expresa con T y se define como la fuerza en Newtons por milímetro de longitud de superficie, que el agua es capaz de soportar.

El valor de la tensión es de 73 dinas/cm » 0,074 gf/cm siendo gf, gramos-fuerza. Este coeficiente se mide en unidades de trabajo (W) o energía entre unidades de área A y representa la fuerza por unidad de longitud en cualquier línea sobre la superficie. T es entonces, el trabajo W necesario para aumentar el área A de una superficie líquida.

VI. Ascensión Capilar:

Ascensión capilar se refiere al fenómeno en el cual el líquido sube o baja al entrar en contacto con las paredes de un conducto pequeño en diámetro. Este fenómeno se puede apreciar en suelos con un manto freático, por ejemplo, el agua al entrar en contacto con un suelo seco, tiende a ser absorbido hacia el seno de este por efecto de las fuerzas capilares.

También se le denomina como el fenómeno debido a la tensión superficial, en virtud del cual un líquido asciende por tubos de pequeño diámetro y por entre láminas muy próximas. Pero no siempre ocurre así debido a que la atracción entre moléculas iguales (cohesión) y moléculas diferentes (adhesión) son fuerzas que dependen de las sustancias Figura 6.1.

Así, el menisco será cóncavo, plano o convexo, dependiendo de la acción combinada de las fuerzas de adherencia A y de cohesión C, que definen el ángulo a de contacto en la vecindad, y de la gravedad.

Sean: hc = altura capilar de ascenso del agua, en un tubo de estrecho radio R, parcialmente sumergido. a = el ángulo del menisco con el tubo capilar. T = tensión superficial dentro del tubo capilar. El agua asciende contra la presión UW, a la que se suma la presión atmosférica sobre toda la superficie del fluido. Pa = presión atmosférica (el aire pesa), que se compensa.

Haciendo suma de fuerzas verticales SFV = 0; para Pa = 0

Despejando la presión de poros, que es Uv,

VII. Capilaridad y contracción en suelos arcillosos.

Dos fuerzas: Adsorción entre las partículas activas del suelo y el agua y fuerzas osmótica, propia de la fase líquida y explicada por concentración de iones, explican la capilaridad de las arcillas. En la adsorción influyen la adherencia y la tensión superficial.

Potencial de humedad o succión pF.

Es la máxima tensión (H en cm) que ejerce el esqueleto del suelo sobre el agua de los poros. Como la resistencia a la tensión del agua es 2000 MN/m2, el valor de pFmax = 7 (equivale a H = 100 Km = 107 cm).

[pic]

Cuando existe diferencia en el potencial de humedad pF se produce flujo de agua aunque no exista cabeza hidráulica. El agua así, pasará de regiones con bajo pF hacia las de alto pF. Cuando ambas igualen el pF, el flujo continuará hasta que se igualen las diferencias de altura.

Contracción y expansión en arcillas

Los suelos arcillosos pueden cambiar su cohesión así:

Consideremos un tubo horizontal.

ri = Radio del menisco (variable).

Ri = Radio del tubo elástico (variable).

Li = Longitud del tubo con agua (variable).

ai = Ángulo del menisco con el tubo (variable).

El tubo elástico pierde agua; L1 > L2 > L3 en consecuencia, R1 > R2 > R3; de esta manera a1 > a2 > a3, lo que significa que el menisco tiende a desarrollarse mejor en virtud de la pérdida de agua.

Esto significa que aumentan los esfuerzos efectivos del suelo al perderse agua (evaporación, etc.), pues a tiende a 0°. El suelo se contraerá, agrietándose.

VIII. Redes De Flujo

Es el conjunto de las líneas de flujo y las líneas equipotenciales, por la cual son utilizadas para hacer un estudio más minucioso del comportamiento de los fluidos en el suelo, ya que estos agentes suelen ocasionar las principales anomalías producidas en el suelo, y por lo consiguiente modifican de modo agudo o grave la estabilidad del suelo.

Para el desarrollo del cálculo de de redes de flujo, tenemos que considerar los siguientes pasos:

1. Delimitar bien la zona de flujo que se desea estudiar analizando las condiciones específicas de frontera.

2. Y el trazo adecuado de las curvas ortogonales entre sí que satisfagan las condiciones de fronteras.

El uso de esta teoría, es de mucha importancia ya que cuando se desea hacer construcciones que estén directamente vinculadas con el tránsito de agua o que en su diseño de estos, se requiera saber todos los datos hidráulicos del suelo, ya que estos agentes pueden producir graves alteraciones en las estructuras. Tales son el caso de las presas, lagunas de tratamiento de aguas residuales, reservorios de agua, canales de regadío, edificios mayores a 3 pisos o según como estipule la norma G 050.

En el caso que se estudia con mayor énfasis, son en los caso de presas, ya que estos sirve de mucha importancia para el diseño de la infraestructura, los materiales a emplear y el método constructivo adecuado.

En el caso de construcciones que están vinculadas con taludes, es de vital importancia, porque suele ocurrir con mayor frecuencia los accidentes en ese tipo de escenario.

Fenómenos que se estudian por redes de flujo.

1. La ebullición de las arenas. Es una manifestación del fenómeno de la tubificación.

2. Efecto del flujo en los muros de retención.

3. Efecto de flujo sobre taludes.

4. Licuación: En un sismo, el agua es forzada a evacuar el suelo. Cuando el agua asciende a través de la arena, gracias a la cabeza h, se produce un gradiente hidráulico de salida[pic] , como ocurre en la pared de aguas abajo de las presas. Para las arcillas, la adherencia del tipo stiction evita la destrucción de los esfuerzos efectivos, y en los suelos gruesos, la permeabilidad es alta, por lo que la demanda de agua para la licuación también lo es.

Ejercicios de Permeabilidad:

1.- Calcular la tensión capilar máxima, en gr/cm2 en un tubo si el menisco tiene φ = 5μ. Calcular hc, ascenso capilar máximo

Solución:

El esfuerzo de tensión UW en cualquier punto de la columna, que es la tensión UW en el líquido inmediatamente abajo del menisco, es:

CONCLUSIONES

En el presente trabajo se ha podido llegar a las siguientes conclusiones:

➢ La mayoría de suelos son permeables, porque de una u otra manera dejan pasar el agua a niveles inferiores.

➢ El flujo de agua en suelos arcillosos, puede producir asentamientos o licuación del suelo.

➢ La velocidad con la que el fluido atraviesa depende de tres factores la porosidad, su densidad afectada por su temperatura y la presión a la que está sometida.

➢ La carga total en un punto en agua en movimiento se da como la suma de las cargas de presión, velocidad y altura.

➢ Los factores que influyen en el valor del coeficiente de permeabilidad del suelo son la relación de vacios, temperatura del agua, estructura y estratificación, agujeros y fisuras, tamaño de las partículas, aire encerrado y materiales extraños en los vacíos.

➢ Para la determinación del coeficiente de permeabilidad existen diferentes métodos; los ensayos de laboratorio, los efectuados en el lugar y los métodos empíricos.

➢ El fenómeno de ascensión capilar es cuando el líquido sube o baja al entrar en contacto con las paredes de un conducto pequeño en diámetro, se puede apreciar en suelos con un manto freático.

➢ El flujo de agua en suelos arcillosos, puede producir asentamientos o licuación del suelo.

➢ El estudio de las propiedades hidráulicas al cual el suelo está sometida o puede que lo esté en un futuro debido, a agentes líquidos genera una información importante para tener en cuenta al diseño de infraestructuras

BIBLIOGRAFIA

• JUAREZ BADILLO, Eulalio; RODRIGUEZ, Alfonso R. – (1980) – Mecánica De los suelos – TOMO I - Editorial LIMUSA, México.

• JUAREZ BADILLO, Eulalio; RODRIGUEZ, Alfonso R. – (1980) – Mecánica De los suelos – TOMO III - Editorial LIMUSA, México.

• MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES, Crespo Villalaz – Edit. Limusa, 5 Edic. 2005.

• PRINCIPIO DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES, Braja M. Das – Edit Thompson, 5 Edic. 2001.

• PROPIEDADES GEOFÍSICAS DE LOS SUELOS, Bowles Joseph, Mc. Graw– Hill. 1982.

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Así mismo dedicamos esta investigación a nuestros padres quienes con su apoyo y amor incondicional nos inculcan el deseo a salir adelante.

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Integrantes

Empíricos

Laboratorio

In Situ

Métodos

• Pozos de bombeo

• Ensayos de campo varios

• Disipación de Cono

• Allen Hazen.

• Loudon

• Terzagui

• Schilichter

• Permeámetro de carga constante.

• Permeámetro de carga Variable