Permeabilidade do solo

Mecanica dos solos

1. Mecânica dos solos
Profa Rosane Vargas

2. Permeabilidade dos solos

3. 1.Permeabilidade -conceito
•Propriedadequeosoloapresentade
permitiroescoamentodeágua
atravésdele.Todosossolossão
maisoumenospermeáveis

4. Importância
•O conhecimento do valorda
permeabilidadeémuitoimportanteem
algumas obras de engenharia,
principalmente,naestimativadavazão
quepercolaráatravésdomaciçoeda
fundaçãodebarragensdeterra,emobras
dedrenagem,rebaixamentodonível
d’água,adensamento,etc.

5. Importância
•osmaisgravesproblemasdeconstrução
estãorelacionadoscomapresençada
água.

6. Regime de escoamento nos solos
•Reynolds(1883)verificouqueo
escoamentopodeserdedoistipos:
laminar(sobcertascondições)e
turbulento.

7. Escoamento Laminar e turbulento
•Escoamentoocorrecomumatrajetória
retilínea.Casocontrário,éditoturbulento.

8. Experiência de Reynolds (1883)

9. Experiência...
•Reynoldsvariouodiâmetro“D”eocomprimento“L”docondutoea
diferençadenível“h”entreosreservatórios,medindoavelocidade
deescoamento“v”.OsresultadosconstamnaFigura6.1.b,onde
estãoplotados,ogradientehidráulico“i=h/l”versusavelocidade
deescoamento“v”.Verifica-sequeháumavelocidadecrítica“vc”
abaixodaqualoregimeélaminar,havendoproporcionalidadeentre
ogradientehidráulicoeavelocidadedefluxo.Paravelocidades
acimade“vc”arelaçãonãoélineareoregimedeescoamentoé
turbulento.

10. Experiência de Reynolds (1883)
•AindasegundoReynolds,ovalorde“vc”érelacionado
teoricamentecomasdemaisgrandezasintervenientesatravésda
equação:
•Re=Vc.D.γ/μ.g
•onde:
•Re = número de Reynolds, adimensional e igual a 200;
•vc = velocidade crítica;
•D = diâmetro do conduto;
•γ = peso específico do fluído;
•μ = viscosidade do fluído;
•g = aceleração da gravidade.

11. Experiência de Reynolds (1883)
•Substituindonaequaçãoanteriorosvalorescorrespondentesà
águaa20°C,obtém-seovalorde“vc”(emm/s)emfunçãodo
diâmetrodoconduto“D”(emmetros):
•Vc=28x10
-4
/D
•Nossolos,odiâmetrodosporospodesertomadocomoinferiora
5mm.Levandoestevaloràequaçãoanterior,obtém-sevc=
0,56m/s,queéumavelocidademuitoelevada.

12. Experiência de Reynolds (1883)
•Defato,apercolaçãodaáguanossolossedáavelocidadesmuito
inferioresàcrítica,concluindo-sedaíqueapercolaçãoocorreem
regimelaminar.
•Comoconseqüênciaimediatahaverá,segundoestudosde
Reynolds,proporcionalidadeentrevelocidadedeescoamentoe
gradientehidráulico.

13. Experiência de Reynolds (1883)
•Comoconseqüênciaimediata,segundoestudosde
Reynolds,haveráproporcionalidadeentrevelocidadede
escoamentoegradientehidráulico.Denominadoo
coeficientedeproporcionalidadeentre“v”e“i”de
permeabilidadeoucondutibilidadehidráulica“k”,vem:
•v=k.i(tambémconhecidacomoLeideDarcy)

14. Fatores que influem na
permeabilidade dos solos
•Osprincipaisfatoresqueinfluenciamnocoeficientede
permeabilidadesão:granulometria,índicedevazios,
composiçãomineralógica,estrutura,fluído,macro-
estruturaeatemperatura.

15. Granulometria
•Otamanhodaspartículasqueconstituemossolos
influencianovalorde“k”.Nossolospedregulhosossem
finos(partículascomdiâmetrosuperiora2mm),por
exemplo,ovalorde“k”ésuperiora0,01cm/s;jános
solosfinos(partículacomdiâmetroinferiora0,074mm)
osvaloresde“k”sãobeminferioresaestevalor..

16. Índice de vazios
•Apermeabilidadedossolosestarelacionada
comoíndicedevazios,logo,comasua
porosidade.Quantomaisporosoforumsolo
(maioradimensãodosporos),maiorseráo
índicedevazios,porconseguinte,mais
permeável(paraargilasmoles,istonãose
verifica).

17. Índice de vazios
•Apermeabilidadedossolosestarelacionada
comoíndicedevazios,logo,comasua
porosidade.Quantomaisporosoforumsolo
(maioradimensãodosporos),maiorseráo
índicedevazios,porconseguinte,mais
permeável(paraargilasmoles,istonãose
verifica).

18. Composição mineralógica
•Apredominânciadealgunstiposdemineraisna
constituiçãodossolostemgrandeinfluênciana
permeabilidade.Porexemplo,argilasmolesquesão
constituídas,predominantemente,deargilo-minerais
(caulinitas,ilitasemontmorilonitas)possuemumvalor
de“k”muitobaixo,quevariade10-7a10-8cm/s.Já
nossolosarenosos,cascalhentossemfinos,quesão
constituídos,principalmente,demineraissilicosos
(quartzo)ovalorde“k”édaordemde1,0a0,01cm/s.

19. Estrutura do solo
•Éoarranjodaspartículas.Nasargilasexistemas
estruturasisoladaseemgrupoqueatuamforçasde
naturezacapilaremolecular,quedependemdaforma
daspartículas.Nasareiasoarranjoestruturalémais
simplificado,constituindo-se por canalículos,
interconectadosondeaáguafluimaisfacilmente

20. Macro-estrutura
•Principalmenteemsolosqueguardamas
característicasdomaterialdeorigem(rocha
mãe)comodiaclases,fraturas,juntas,
estratificações.Estessolosconstituemo
horizonteCdosperfisdesolo,também
denominadosdesolossaprolíticos.

21. Fluído
•Otipodefluídoqueseencontranosporos.Nossolos,
emgeral,ofluídoéaáguacomousemgases(ar)
dissolvidos.

22. Temperatura
•Quantomaioratemperatura,menora
viscosidaded’água,portanto,maiora
permeabilidade,istosignificaqueaáguamais
facilmenteescoarápelosporosdosolo.
•Porisso,osvaloresde“k”obtidosnosensaios
sãogeralmentereferidosàtemperaturade
20°C.

23. Resultados de permeabilidade

24. Ordem de grandeza do coeficiente de
permeabilidade
•Consideram-sesolospermeáveis,ouqueapresentam
drenagemlivre,sãoaquelesquetêmpermeabilidade
superiora10-7m/s.Osdemaissãosolosimpermeáveis
oucomdrenagemimpedida.

25. Ordem de grandeza do coeficiente de
permeabilidade

26. Determinação da Permeabilidade
Ensaios de laboratório (Permeâmetros)
•Existemdiversostiposdeequipamentospara
investigaçãodacondutividadehidráulicadesolosem
laboratório.Essesequipamentossãodenominadosde
permeâmetros,esãoclassificadosempermeâmetrosde
parederígidaeparedeflexível.