Artigo Científico Permeabilidade

RESUMO

O ensaio objetivou proceder a realização do ensaio de permeabilidade através dos permeâmetros de carga constante e carga variável em corpos de prova deformados de solo para a obtenção do coeficiente de permeabilidade. Foram colhidas três amostras, sendo duas testadas em permeâmetros de carga constante e uma em um permeâmetro de carga variável. Os resultados mostraram que embora o solo pertencesse a lugares muito próximos houve uma diferença considerável no coeficiente de permeabilidade, no qual pode-se observar que o solo do permeâmetro X é o mais permeável.

INTRODUÇÃO

A água existente nos vazios de um meio permeável ocorre sob forma de água retida, que permanece aderente à fase sólida sob a ação de fenômenos físico–químicos e capilares, e água livre, que escoa sob a ação da gravidade (FRANCISS, 1980). A permeabilidade do solo é um dos atributos físicos mais importantes para indicar a qualidade de um solo (MARTINS et al., 2002). Ela pode ser definida como a maior ou menor facilidade que os solos oferecem à passagem de água (ALONSO, 1999).

A permeabilidade é dependente de vários atributos do solo, principalmente da densidade, porosidade, macro e micro porosidade (MESQUITA & MORAES, 2004). A granulometria e a estrutura apresentam influência sobre o espaço poroso do solo, sua porosidade total e distribuição de poros, dificultando em maior ou menor intensidade o movimento da água (MESQUITA, 2001). Segundo Neves (1987), pode–se determinar o coeficiente de permeabilidade por diferentes maneiras: fórmulas empíricas; ensaios de laboratório (com o uso de permeâmetros), ou ensaios de campo.

A primeira experiência que quantificou o fluxo num meio poroso saturado foi publicada por DARCY (1856). A Lei de Darcy permitiu expressar a densidade de fluxo de água através de um meio poroso, por unidade de superfície, em função da condutividade hidráulica do material e do gradiente hidráulico. Essa lei constituiu-se, portanto, na base dos métodos de avaliação quantitativa de recursos hídricos subterrâneos.

Os métodos de ensaio de condutividade hidráulica são nomeados em função do sistema de aplicação de carga hidráulica, que podem ser do tipo: carga constante, carga variável e vazão constante (Daniel, 1994).

A permeabilidade do solo é representada pelo coeficiente de permeabilidade K, que pode ser obtido em laboratórioatravés de dois tipos de ensaios. Para materiais granulares de alta permeabilidade é utilizado do ensaio de permeabilidade de carga constante e para os materiais de baixa permeabilidade é realizado o ensaio de carga variável (Rosa, A., Carvalho, R.S., Xavier, J.A. D, 2006).

Determinar essa permeabilidade é basicamente medir a velocidade de percolação da água em uma determinada amostra, levando em consideração o escoamento laminar e a temperatura no momento da análise, sendo estipulada a temperatura padrão de calibração de 20°C. Quanto mais fácil o fluído atravessa mais permeável é o solo e quanto maior a granulometria maior a permeabilidade do solo.

O conhecimento do valor da permeabilidade é muito importante em algumas obras de engenharia, principalmente, na estimativa da vazão que per colará através do maciço e da fundação de barragens.

Neste trabalho o objetivo era determinar em um ensaio em laboratório qual das três amostras de solo analisadas era mais permeável, utilizando dois permeâmetros de cargas constantes e um permeâmetro de carga variável, através do coeficiente de permeabilidade. A partir de o resultado exposto verificar o quanto o solo é heterogêneo e pode variar as características mesmo em pequenas distâncias.

MATERIAIS E MÉTODOS

O experimento foi realizado no Laboratório de Solos, Prédio quatro, pertencente ao Centro Universitário de Formiga (UNIFOR – MG), pelos alunos do 4º Período de Engenharia Civil do ano de 2014.

- Permeâmetros de carga constante

O permeâmetro de carga constante é utilizado toda vez que temos que medir a permeabilidade dos solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados. Este ensaio consta de dois reservatórios onde os níveis de água são mantidos constantes. Mantida a carga h, durante certo tempo, a água percolada é colhida e o seu volume é medido. Conhecidas a vazão e as dimensões do corpo de prova (comprimento L e a área da seção transversal A), calcula-se o valor da permeabilidade, k, através da equação:

k = qL

Aht

Em que q, é a quantidade de água medida na proveta [cm3]; L é o comprimento da amostra medido no sentido do fluxo [cm]; A área da seção transversal da amostra [cm2]; h, diferença do nível entre o reservatório superior e o inferior [cm]; t é o tempo medido entre o início e o fim do ensaio [s].

▪ Permeâmetro de Carga Constante I:

O instrumento utilizado foi uma adaptação dos alunos de Engenharia Civil. É composto por um cilindro de plástico (reservatório superior) e por um reservatório inferior que armazena a água que passa através da amostra do solo a partir do reservatório superior.

A amostra do solo (solo arenoso, no caso dessa experiência) é introduzida no reservatório superior. No lado do cilindro está instalado piezômetro para medir a altura de água armazenada no sistema. O fluxo de água que passa através da amostra de solo a partir do reservatório superior, que é concebido para manter uma carga constante de água. Finalmente, em um espaço de tempo, a água transbordada do reservatório inferior é coletada em um cilindro graduado. É importante que amostra do solo esteja completamente saturada com água, o que assegura um fluxo de água. Para saturar completamente a amostra de solo forneceram um fluxo constante de água. Quando os níveis de água nos piezômetros são mantidos constantes, significa que o solo está completamente saturado. O teste consistiu em expandir um fluxo controlado de água (válvulas) durante um tempo (t), onde as alturas do piezômetro da amostra e o volume de água recolhido no recipiente graduado foram registrados.

Simplificação do permeâmetro de carga constante:

Através deste permeâmetro (1) pudemos obter os seguintes dados:

Características Permeâmetro 1

Diâmetro da amostra (cm) 14,5

Carga hidráulica