Mecanica dos solos

        

        Nome e R.A.:

 César Augusto - 20633583

     Luana Rodrigues - 20270232

   Rafael Giuseppe - 20547661

1. MÉTODOS DE CAMPO PARA  ENSAIOS DE PERMEABILIDADE

Do volume total de água existente no planeta Terra, apenas 1% é água doce. Desse volume metade está nos lençóis profundos (a mais de 800m), a outra metade se distribui entre os lençóis subterrâneos, denominados aquíferos (47%), na umidade do solo (0,8%), no ar (0,7%) e nos rios e lagos (1,5%). Apesar dessa "pequena" quantidade de água, é muito importante estudar o seu comportamento, pois é essa água que realiza o trabalho mais intenso de desgaste do relevo da Terra, incluindo os trabalhos de transporte e deposição de sedimentos. Porém ficaremos apenas com o trabalho de análise e estudo dos aquíferos.

Pela lei de conservação de energia, a precipitação total de água da atmosfera é igual a evaporação por ela recebida, porém o tempo necessário para uma partícula de água passar por uma ou mais fases do ciclo hidrológico é extremamente variável. Parte da água infiltrada no solo pode retornar á superfície por capilaridade e evaporar-se diretamente para a atmosfera ou ainda ser absorvida pelas raízes das plantas e só retornar á atmosfera após a transpiração do vegetal. No ciclo hidrológico grande quantidade de água precipitada nos continentes penetra por gravidade no solo até atingir as zonas saturadas que constituem o reservatório de água subterrânea: são os chamados "lençóis aquíferos" ou simplesmente "aquíferos". Quando uma escavação atinge estes aquíferos e se torna necessário executar qualquer serviço à seco, é necessário esgotar a água durante a execução desses serviços. Os processos empregados para esse fim são denominados "rebaixamento temporário de aquíferos".

1. TIPOS DE AQUÍFEROS

Existem dois tipos de aquíferos: "artesianos" e "artesianos livres" (também chamados de lençóis freáticos).

Os aquíferos artesianos são aqueles em que a água se encontra sob pressão superior à atmosférica em decorrência de um desnível de sua superfície provocado pelo confinamento de uma ou mais camadas de baixa permeabilidade. Nos aquíferos livres esse confinamento não existe e portanto a superfície da água se encontra com pressão igual à atmosférica.

Um caso diferenciado de aquífero livre é o chamado “aquífero suspenso” também conhecido por “lençol empoleirado” que ocorre quando a água é retida dentro de uma espécie de concha formada por uma camada de solo pouco permeável localizada acima do de lençol freático da região. Geralmente este tipo de lençol é transitório, pois a água se escoa através da camada pouco permeável, abastecendo o aquífero inferior. O tempo necessário para o esgotamento da água do lençol depende da altura da água no mesmo, do coeficiente de permeabilidade da camada por onde se processa a percolação e das condições de alimentação desse aquífero.

Para entender o funcionamento de um aquífero artesiano, imagine executando um poço nº1 até a camada de baixa permeabilidade, neste poço o nível da água será encontrado na posição X, se um outro poço nº2 mais profundo, for sendo escavado ao lado e seu fundo estiver dentro da camada de baixa permeabilidade, o nível da água permanecerá em  X. Portanto quando o fundo desse poço ultrapassar esta camada, o nível da água subirá bruscamente para o nível do poço nº 2, este fenômeno é conhecido como “artesianismo”. Outra situação em que ocorre artesianismo é quando uma escavação mantida  seca  por esgotamento da água com uma bomba de recalque, onde as paredes verticais são construídas por uma cortina contínua e estanque( parede diafragma) que intercepta uma camada pouco permeável, situação “provocada” pela ação do homem que produz uma situação contrária ao caso anterior. 

Ao contrário do aquífero livre empoleirado onde  fluxo de água se dá de cima para baixo, no aquífero artesiano esse fluxo ocorre de baixo para cima. O nível de água atingido em um poço executado neste tipo de aquífero (poço nº 2 citado acima) define o ”nível piezométrico” enquanto o nível da água (poço nº 1 citado acima) não ultrapassou a camada impermeável inferior, e portanto situa-se nem aquífero livre, define o “nível freático”.

O conhecimento do tipo de aquífero é muito importante, pois no caso de aquíferos freáticos, a variação de seu nível corresponde à variação do volume de água armazenado. Ao contrário, a variação do nível piezométrico não está correlacionada com a variação de volume, e sim com a variação da pressão da água.

Para medir o nível de água de um aquífero livre usa-se o indicador de nível de água (INA). Se o aquífero é artesiano, a variação da pressão da água é medida com o piezômetro (PZ). O piezômetro que significa “medidor de pressão” deve ser preferido ao INA, pois  permite medir tanto o nível do lençol freático quanto  a altura piezométrica.

1. PERMEABILIDADE DOS SOLOS

Permeabilidade é a propriedade que os solos tem de permitir o escoamento de água através dos seus vazios. A sua avaliação é feita através do coeficiente de permeabilidade. Essa maior ou menor facilidade de passagem da água é numericamente expressa pelo "coeficiente de permeabilidade (k)" cujo conhecimento é importante para os problemas de movimento da água no solo e em particular os de rebaixamento dos aqüíferos.

Quanto menor o coeficiente de permeabilidade dos solos (k), menos fluxo de água escoa pelos vazios do solo. Como não existem solos sem vazios, o coeficiente de permeabilidade não pode ser nulo nestes materiais. Para fins práticos de engenharia, quando o mesmo for da ordem de 10^-8 cm/s, consideramos o solo como sendo "impermeável", não ocorre fluxo d’água.

O coeficiente de permeabilidade foi obtida em 1856npor Henry Darcy, ele observou que numa determinada amostra de solo submetida a um fluxo laminar, a vazão Q (denominada “descarga” volume de carga de água que atravessa uma seção de solo na unidade de tempo) era proporcional ao produto da área A da seção da amostra, medida perpendicular ao fluxo, pela relação AH/L, denominada “gradiente hidráulico (i)”. Esta proporcionalidade é expressa pela equação: