Permeabilidade

MECÂNICA DOS SOLOS II

UNIFOR-MG          AULA PRÁTICA

COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

Gabriela Castro; Débora Raquel; Marco Túlio Basílio;

Thaís Pacheco; Loren Melo; Magda Melo

RESUMO

O permeâmetro possibilita encontrar o grau de permeabilidade, que é a facilidade que a água encontra de escoar pelos vazios do solo.  Contudo, a partir de ensaios laboratoriais é possível encontrar  o grau de permeabilidade. Sendo realizado a prática  com amostras de areia nos permeâmetros de carga constante e variável, mesmo sabendo que o de carga constante é utilizado para verificar o coeficiente em solos arenosos, e de carga variável para solos argilosos. Realizaram-se uma comparação entre os resultados dos graus de permeabilidade. Em decorrência da utilização de um mesmo solo para as analises os coeficientes deveriam ser iguais, mas devido a má fabricação dos permeâmetros houve interferência nos resultados.

Palavras Chave:  Permeâmetro, coeficiente de permeabilidade, carga constante, carga variável.

INTRODUÇÃO

Na área da engenharia, em inúmeras obras como fundação, drenagem, rebaixamento de nível d’água o conhecimento da permeabilidade do solo é de fundamental importância, já que os mais graves problemas construtivos estão diretamente ligados a presença da água no solo.

A permeabilidade é a facilidade que a água encontra de escoar pelos vazios do solo. Segundo GRAIG (2012) todos os solos são materiais permeáveis, ou seja, a água está livre para fluir através dos poros interligados existentes entre as partículas sólidas.

O grau de permeabilidade é medido por meio de ensaios laboratoriais ou em campo, gerando assim, o coeficiente de permeabilidade. Este índice mostra a facilidade ou a dificuldade da água de migrar por entre os vazios de um solo com certa velocidade, geralmente expresso, em m/s;

Os primeiros ensaios em laboratório para determinar o coeficiente de permeabilidade ocorreram por volta de 1856 por um engenheiro francês, ao qual seu experimento foi homenageado pelo seu nome “ lei experimental de Darcy”.

Com esses estudos Henry Darcy descobriu que o coeficiente pode ser medido a partir das relações q=Aki ou v=ki, explanado por CRAIG (2012) em que q é o volume de água que flui por unidade de tempo, A é a área da seção transversal de solo correspondente ao fluxo q, k é o coeficiente de permeabilidade, i é o gradiente hidráulico e v é a velocidade de descarga.

A permeabilidade do solo pode ser influenciada por alguns fatores como a temperatura e o índice de vazios. Segundo CAPUTO (2012) quanto maior for a temperatura, menor é a viscosidade da água e portanto, mais facilmente ela se escoa pelos vazios do solo com o correspondente aumento do coeficiente de permeabilidade;k é, pois, inversamente proporcional à viscosidade da água. A temperatura da água ideal para a prática do experimento é de 20ºC.

Para melhor assimilação dos dados estudados, uma experiência laboratorial foi desenvolvida com o auxilio de permeâmetros pelos alunos do 4º período de engenharia civil do Unifor-MG. O objetivo do experimento era medir o coeficiente de permeabilidade de certa amostra de solo e discutir seus resultados.

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MATERIAL E MÉTODOS

Colocou-se em prática a teoria assimilada em sala no Laboratório de Ciências da Terra do Centro Universitário de Formiga – UNIFOR, tratando-se do coeficiente de permeabilidade do solo.

A estrutura e a granulometria do solo afetam os resultados do experimento, influenciando a proporção de deslocamento da água.

Os permeâmetros de carga variável são usados principalmente para a determinação do coeficiente de permeabilidade de amostras de solo argiloso. Quando o coeficiente de permeabilidade é muito baixo, a determinação pelo permeâmetro de carga constante é pouco precisa. Emprega-se então o permeâmetro de carga variável (PINTO, 2002).

O permeâmetro de carga constante é melhor aplicado quando tem-se que determinar a permeabilidade dos solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados.

Para a determinação do coeficiente de permeabilidade, realizaram-se três práticas laboratoriais, com o auxilio de três permeâmentros, sendo dois de carga constante, conforme figura 01 e 02, e um de carga variável, conforme figura 03.

[pic 1]

Figura 01 – Permeâmetro de carga constante 1.

Fonte: Arquivo pessoal.

[pic 2]

Figura 02 – Permeâmetro de carga constante 2.

Fonte: Arquivo pessoal.

[pic 3]

Figura 03 – Permeâmetro de carga variável.

Fonte: Arquivo pessoal.

Os materiais utilizados para experiência foram: três amostras de areia; béquer de 600 ml; régua; proveta graduada de 1000 ml; cronômetro; três permeâmentros criados por alunos de outros períodos.

Empregou-se uma amostra de areia para realização do teste em cada permeâmetro de carga constante, e uma no permeâmetro de carga variável. O mesmo procedimento foi aplicado para os permeâmetros de carga constante 1 e 2, e um outro procedimento para o permeâmetro de carga variável.

PROCEDIMENTO - PERMEÂMETRO DE CARGA CONSTANTE

Primeiramente tirou-se a medida do diâmetro interno do compartimento de solo do permeâmetro, com o auxílio de uma régua, onde se depositou areia.

Verificou-se o comprimento/altura (L) da divisão onde a areia se encontra, e a diferença de nível (H). Todos os resultados foram encontrados com a ajuda de uma régua.  Ao finalizar as primeiras etapas e colhendo os devidos dados, fechou-se o permeâmetro.

Em seguida conduziu a prática até a pia para a utilização da água, aguardando a saturação e posteriormente a estabilidade do processo.

Com a torneira aberta, tendo assistência de um béquer na saída do permeâmetro, foi coletada certa quantidade de água para medir o volume (V). Com o auxilio do cronômetro foi estimado o tempo (t) para a coleta, assim obteve o volume.

Como o béquer utilizado não possui uma graduação precisa, o volume foi transferido para uma proveta graduada.

Por fim, mediu a temperatura da água.