A Permeabilidade dos Solos

Título do ensaio: Permeabilidade dos Solos

SÃO PAULO, ABRIL DE 2015.

1- INTRODUÇÃO:

Permeabilidade dos solos é a propriedade de um determinado solo, sob condições normais, em permitir a passagem de água (ou outro fluido) através de seus vazios.

Para a construção civil o fluido considerado nos estudos normalmente é a água. Esse estudo é de grande utilidade em algumas obras de engenharia, principalmente, na estimativa da vazão que percolará através do maciço, das fundações de barragens de terra, em obras de drenagem, rebaixamento do nível d’água, adensamento, análise de recalques estudo de estabilidade etc.

Portanto o conhecimento da permeabilidade e de sua variação é necessário para a resolução desses problemas. O coeficiente de permeabilidade pode ser determinado através de ensaios de laboratório em amostras indeformadas. Alguns fatores podem influenciar no coeficiente de permeabilidade tais como:  granulometria, índice de vazios, composição mineralógica, estrutura, fluído, macroestrutura e a temperatura.

O objetivo é a realização do ensaio de permeabilidade dos solos através dos permeâmetros de carga constante em corpos de prova deformados de solos para a obtenção do coeficiente de permeabilidade.

2- LITERATURA:

Em 1856, Darcy (Engenheiro Francês) verificou como os diversos fatores geométricos, influenciavam a vazão da água, e propôs sua lei experimental do regime de escoamento dos fluidos para auxiliar nos estudos acerca da determinação da permeabilidade dos solos. O princípio fundamental de sua lei diz que a velocidade de percolação é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico. O escoamento dos fluidos se apresenta basicamente em dois tipos: laminar e turbulento. O que define estes escoamentos é basicamente a velocidade. O escoamento laminar, que ocorre em velocidades mais baixas e em trajetórias retas e paralelas, é o que interessa na Mecânica dos Solos.

A Lei de Darcy é deduzida segundo a teoria de Reynolds, e determina a velocidade de descarga de um fluído em escoamento laminar. V = K x i.

A condutividade hidráulica é o grau de permeabilidade expresso numericamente e é calculado para duas situações: Carga constante e carga variável. A determinação do coeficiente de permeabilidade à carga constante que é o objeto desse estudo consiste em percolar a água através do solo, em regime de escoamento laminar com continuidade do escoamento, sem variação do volume do solo durante o ensaio. Existem diversos tipos de equipamentos para investigação da condutividade hidráulica de solos em laboratório. Esses equipamentos são denominados de permeâmetros, e são classificados em permeâmetros de parede rígida e parede flexivel. Os ensaios de condutividade hidráulica realizados em laboratório são mais utilizados na avaliação de solos compactados durante a fase de projeto, devido aos baixos custos comparados com ensaios de campo. Os resultados destes ensaios ajudam na seleção de materiais, normalmente mais indicados como camada impermeabilizante de fundações e aterros sanitários.

3- MATERIAIS E MÉTODOS:

Materiais utilizados:

- proveta graduada

- cronometro

- permeâmetro composto de;

         - cilindro com orifício de entrada e saída para a agua

         - corpo de prova moldado

         - mangueira plástica para conectar a água ao orifício do permeâmetro.

Método utilizado:

Ensaio a carga constante, onde uma amostra é submetida a uma carga hidráulica constante durante o ensaio (permeâmetro de nível constante). É inserido água no permêametro no sentido inverso para que os gases sejam expulsos da amostra, em seguida inverte o sentido da água para que o fluido percole a amostra no sentido gravitacional. É iniciado então o aferimento dos dados necessários para a determinação do coeficiente de permeabilidade (K) através da fórmula de Darcy [Q = K x (h/L) x A] , a quantidade de água  percolada na amostra é aferida pela proveta graduada e o  tempo de percolação é cronometrado , (h) é carga dissipada  , a distância no solo onde a carga dissipa (L) é obtido em leitura no próprio permeâmetro. . A quantidade de água  medida na proveta graduada e o tempo  aferido através do cronômetro determina-se a vazão(Q). Por fim a condutividade hidráulica (K) é obtido substituindo todas as variáveis conhecidas na equação de Darcy.

Será determinado também a velocidade de descarga através da fórmula v= K x i e a velocidade efetiva de percolação será vf = v/n

4- RESULTADOS E DISCUSSÕES:

Dados aferidos:

Volume de agua percolado coletado na bureta (V) = 500 cm3

Tempo de percolação da água obtido pelo cronômetro:

(t1) = 23,54 s

(t2) = 24,03 s

(t3) = 23,61 s

t(médio) = 23,73 s

Diâmetro da seção transversal do permeâmetro (D) = 15cm

Carga dissipada (h) = 100cm

Distância no solo onde a carga é dissipada (L) = 12cm

Cálculos:

Unidades de medida.

Q = vazão (cm3/s)

K = permeabilidade (cm/s)

v = velocidade de descarga (cm/s)

i = gradiente hidráulico (cm/cm)

L = comprimento (cm)

A = área da amostra (cm2)

h = diferença de nível (carga dissipada) (cm)

V = volume (cm3)

t = tempo (s)

vf= velocidade de percolação (m/s)

n = porosidade (30% adotado)

(µ/µ20) = 0,952 (tabela)

                                                                                    Onde :  

K = (Q) / (i x A)                                                             Q = V/t

K = (21,07 cm3/s) / (8,33x176,71cm2)                          Q = 500 cm3/ 23,73 s