UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GECIÊNCIAS PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL – MESTRADO
RELATÓRIO DE PERMEABILIDADE À ÁGUA E AO AR
DISCIPLINA: Percolação e adensamento PROFESSOR: José Fernando Thomé Jc! AL"NA: #rna S$l%e$ra L$ra
Rec$&e' A(r$l de )*+,
Sumá!" +- INTROD"./ INTROD"./O---O---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------0 ---------------0 +-+
O(1et$%os O(1et$%os------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------0 -------0
)- RE2IS/O RE2IS/O #I#LIO3R4F #I#LIO3R4FICA--ICA-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------, ----, 5- 6ETODOLO 6ETODOLO3IA--3IA--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 -----7 5-+
Permea($l$d Permea($l$dade ade a !8a-----!8a-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7 ----------------7
5-)
Permea($l$d Permea($l$dade ade ao ar----------ar---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+* -----------------+*
9- RES"LT RES"LTA ADOS E DISC"SS/O DISC"SS/O-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+5 +5 9-+
Permea($l$d Permea($l$dade ade a8a-----a8a-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+5 ------------+5
9-)
Permea($l$d Permea($l$dade ade ao ar----------ar---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+9 -----------------+9
0- CONCL"S/O CONCL"S/O-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+7 ----------------+7 ,- REFER;NCI REFER;NCIAS AS #I#LIO3R4F #I#LIO3R4FICAS--ICAS------------------------------------------------------------------------------------------------------+7 ---------+7
2
LISTA DE FI3"RAS F$8ra + < E=>er$?nc$a de Re@nolds-------------------------------------------------------------------------------, F$8ra ) < 2alores >ara o coe&$c$ente de >ermea($l$dade-----------------------------------------------7 F$8ra 5 < Permemetro de >arede &le=B%el modelo Tr$<&le= ) da So$l Test ELE----------- F$8ra 9 Cor>o de >ro%a en%ol%$do >or ma mem(rana--------------------------------------------- F$8ra 0 Cor>o de >ro%a em célla de acrBl$co e conectada ao a>arelho >or t(laçes--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- F$8ra , < Cor>o de >ro%a entre >edras >orosas e >a>el &$ltro na (ase da cmara-- ----++ F$8ra 7< Cor>o de >ro%a com mem(rana de (orracha l!te= e oreench$da >or !8a-------------------------------------------------------------+) F$8ra Rotmetro t$l$Gado >ara o ensa$o de >ermea($l$dade ao ar-----------------------+) F$8ra +* Fl=Hmetro sado >ara o ensa$o de >ermea($l$dade ao ar----------------------+5
3
LISTA DE TA#ELAS
Ta(ela + Dados o(t$dos atra%és do &l=Hmetro--------------------------------- --------------+0 Ta(ela ) < Coe&$c$entes de >ermea($l$dade--------------------------------------------------------+,
4
#$ INTRODUÇÃO A >ermea($l$dade do solo >ode ser de&$n$da como sendo ma >ro>r$edade e o solo a>resenta de >erm$t$r o escoamento de !8a atra%és de ses %aG$osNos mater$a$s 8ranlares não coes$%os' a e=em>lo das are$as' e=$ste m alto Bnd$ce de >oros$dade' $sto &ac$l$ta o &l=o de !8a atra%és dos solos- Nos mater$a$s &$nos e coes$%os' a e=em>lo das ar8$las' ocorre o $n%erso' com (a$=o Bnd$ce de >ermea($l$dade' o &l=o de a8a >or entre os >oros é menor' tornando este t$>o de mater$al $deal >ara constrção de (arra8ens A >ermea($l$dade do solo é re>resentada >elo coe&$c$ente de >ermea($l$dade ' o coe&$c$ente é o(t$do em la(oratHr$o atra%és de ensa$os e=>er$menta$s- Para mater$a$s 8ranlares de alta >ermea($l$dade é $nd$cado o so do ensa$o de >ermea($l$dade de car8a constante e >ara os mater$a$s de (a$=a >ermea($l$dade é $nd$cado o ensa$o de car8a %ar$!%el- O coe&$c$ente de >ermea($l$dade é ma 8randeGa e mede o escoamento de m &lBdo atra%és de m me$o >oroso- O se %alor %ar$a de acordo com a %$scos$dade do &lBdo' do Bnd$ce de %aG$os' do 8ra de satração' do tamanho e da &orma das >artBclas' entre otros' e sa determ$nação é (aseada na le$ de Darc@ >ara escoamento lam$nar' onde a %eloc$dade de >ercolação é d$retamente >ro>orc$onal ao 8rad$ente h$dr!l$co' e >ode ser &e$ta em la(oratHr$o com o so de >ermemetroD$%ersos >ro(lemas na constrção c$%$l estão relac$onados com a >resença da !8a e de 8ases' e o conhec$mento do %alor da >ermea($l$dade é &ndamental >ara a >re%enção desses >ro(lemas- A >ermea($l$dade é necess!r$a' >r$nc$>almente' >ara determ$nação do &l=o e c!lclo de %aGes so( o atra%és de (arra8ens' determ$nação das &orças de >ercolação e=erc$das so(re estrtras
h$dr!l$cas'
re(a$=amento
do
nB%el
dK!8a'
adensamento'
determ$nação da l$(eração de metano em aterros san$t!r$os' entre otros-
#$# O%&'(!)"* O o(1eto deste tra(alho é a determ$nação dos coe&$c$entes de >ermea($l$dade do solo a !8a e ao ar5
+$ REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Permea($l$dade >ode ser de&$n$da como sendo a >ro>r$edade e o solo a>resenta de >erm$t$r o escoamento de !8a atra%és de ses %aG$osEm +5 Re@nolds %er$&$co e o escoamento >ode ser de do$s t$>os: lam$nar o tr(lento- Este &o$ determ$nado e=>er$mentalmente como mostra a F$8ra +-
F$8ra + < E=>er$?nc$a de Re@nolds
No e=>er$mento da F$8ra +' Re@nolds %ar$o o d$metro DM e o com>r$mento LM do condto e a d$&erença de nB%el hM entre os reser%atHr$os' med$ndo a %eloc$dade de escoamento %M- Ass$m ele o(te%e o 8r!&$co onde est! >lotado' o 8rad$ente h$dr!l$co $ hlM %erss a %eloc$dade de escoamento %MO(ser%ando o 8r!&$co %er$&$caro>orc$onal$dade entre o 8rad$ente h$dr!l$co e a %eloc$dade de &l=o A$nda se8ndo Re@nolds' o %alor da %eloc$dade cr$t$ca esta relac$onado as dema$s 8randeGas atra%és da eação:
Re
=
V c × D × γ μ × g 6
Onde: Re nmero de Re@nolds' ad$mens$onal e $8al a )**Q 2c %eloc$dade crBt$caQ D d$metro do condtoQ >eso es>ecB&$co do &lBdoQ %$scos$dade do &lBdoQ 8 aceleração da 8ra%$dade-
Se8ndo estdos de Re@nolds' e=$ste >ro>orc$onal$dade entre a %eloc$dade de escoamento
e
o
8rad$ente
h$dr!l$co'
denom$nado
coe&$c$ente
de
>ermea($l$dade M' este é dado atra%és da &ormla: V k × i =
E=$stem d$%ersos &atores e $n&lem no coe&$c$ente de >ermea($l$dade dos solos' entre eles >odemos c$tar a 8ranlometr$a' o Bnd$ce de %aG$os' a com>os$ção Bm$ca' a estrtra do solo' o estado do solo' o &l$do e a tem>eratra A F$8ra ) a>resenta %alores tB>$cos >ara o coe&$c$ente de >ermea($l$dade M-
F$8ra ) < 2alores >ara o coe&$c$ente de >ermea($l$dade
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,$ METODOLOGIA ,$# P'm'%!.!//' á0u O ensa$o de >ermea($l$dade !8a &o$ &e$to em >ermemetro de >arede &le=B%el modelo Tr$<&le= ) da So$l Test ELE' F$8ra 5-
F$8ra 5 < Permemetro de >arede &le=B%el modelo Tr$<&le= ) da So$l Test ELE
O cor>o de >ro%a >ossBa d$menses de +)'7cm de altra e +*cm de d$metro e com>osto >or ma m$stra de solo e ar8$la- O >roced$mento do ensa$o é descr$to a se8$r: •
No to>o de na (ase do cor>o de >ro%a são colocados m con1nto de >edras >orosas e >a>el &$ltro' na >arte s>er$or tema de acrBl$co denom$nado Uto> ca>V nela são conectadas as man8e$ras >ara drena8emQ 8
•
O cor>o de >ro%a é en%ol%$do >or ma mem(rana com l$8as de (orracha' >ara ma$or se8rança do cor>o de >ro%a' &$8ra 9' e%$tando o contato com a !8aQ
F$8ra 9 Cor>o de >ro%a en%ol%$do >or ma mem(rana •
O cor>o de >ro%a é colocado dentro de ma célla de acrBl$coQ a mesma é conectada ao a>arelho atra%és de t(laçes' F$8ra 0Q
F$8ra 0 Cor>o de >ro%a em célla de acrBl$co e conectada ao a>arelho >or t(laçes-
9
•
W &e$ta a a(ertra da %!l%la lateral' >erm$t$ndo a entrada de !8a até
•
encher a céllaW &e$ta a remoção de ar das >edras >orosas e das l$nhas das t(laçes' drenando o s$stema com !8a dest$lada até e todas as (olhas de ar
•
desa>areçam das t(laçesQ W &e$ta a satração do cor>o de >ro%aQ e >oster$ormente &echaressão no to>o e na (ase do cor>o de >ro%a' em se8$da é &e$to o >os$c$onamento das %!l%las de comando em U>ressreV no e$>amentoM >ara então serem a>l$cadas as >resses de
•
(ase e de to>oCom o XP +*>a' a(r$o e de (ase da célla e
•
medeo necess!r$o >ara >ercolar 0 cmY >ela amostraQ Re>eteroced$mento até e se tenha >elo menos tr?s le$tras de tem>o com %ar$ação de até Z 0[-
,$+ P'm'%!.!//' " Para a e=ecção do ensa$o de >ermea($l$dade ao &o$ t$l$Gado ma m$stra de +:+ solo:com>osto or8n$coM %$nda da camada de co(ertra do aterro san$t!r$o da 6r$(eca' local$Gado no estado de Pernam(co- Os cor>os de >ro%a &oram com>actados atra%és do Proctor Normal com a m$dade Ht$ma- A metodolo8$a de monta8em do cor>o de >ro%a no e$>amento é semelhante aos >roced$mentos sados >ara a determ$nação da >ermea($l$dade a !8a descr$ta anter$ormente' trocandoercolante >or ar atmos&ér$co com>r$m$do As eta>as são descr$tas a se8$r: •
O cor>o de >ro%a é colocado entre >edras >orosas e >a>el &$ltro na (ase da cmara' F$8ra ,Q
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F$8ra , < Cor>o de >ro%a entre >edras >orosas e >a>el &$ltro na (ase da cmara
•
A mem(rana de (orracha l!te= e oo de >ro%a' F$8ra 7Q
F$8ra 7< Cor>o de >ro%a com mem(rana de (orracha l!te= e o
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•
Conectaml!st$cos na célla de acrBl$co' ass$m a célla encontraronta >ara ser >reench$da com !8a' F$8ra -
F$8ra Célla sendo >reench$da >or !8a •
A se8$r' os >roced$mentos são semelhantes ao ensa$o de >ermea($l$dade a a8a' s(st$t$ndo o &l$do >ercolante >or ar com>r$m$do-
Em cada amostra &oram &e$tas le$tras de %aGão de ar >ara 8rad$entes de >resses d$&erentes- A le$tra da %aGão de ar >ercolada atra%és da amostra' >ara cada 8rad$ente de >ressão a>l$cado' &o$ &e$ta atra%és de m rotmetro' F$8ra ' e >oster$ormente atra%és de m &l=Hmetro' F$8ra +*' com d$metro de +)'7 mm-
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F$8ra Rotmetro t$l$Gado >ara o ensa$o de >ermea($l$dade ao ar
F$8ra +* Fl=Hmetro sado >ara o ensa$o de >ermea($l$dade ao ar
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1$ RESULTADOS E DISCUSSÃO 1$# P'm'%!.!//' 2 0u No ensa$o &oram o(t$dos tr?s tem>os: •
t+)m$n5se8
•
t))m$n)7se8
•
t5)m$n5)se8
FaGendo a méd$a dos tem>os o(t$dos temos e t+0* se8ndos Com a méd$a de tem>o de >ercolação da !8a o(t$da no ensa$o' calclaermea($l$dade M >ela eação: K s
=
V×L A ×t × ∆ P
Onde: s coe&$c$ente de >ermea($l$dade satrada msM 2 2olme do lB$do >ercolado m 5M L Altra do cor>o de >ro%a mM XP 2ar$ação da Pressão mM t Tem>o necess!r$o >ara >ercolar o %olme de 0 ml sM Ac> 4rea do Cor>o de Pro%a m\M S(st$t$ndo os termos da eação temos: K s
=
12,7 × 5 78,84 × 150 × 100
=
5
−
5,37 × 10
Portanto temos e o coe&$c$ente de >ermea($l$dade !8a da amostra em estdo &o$ de 0'57=+* <0 cms- A (a$=a >ermea($l$dade o(t$da no ensa$o con&$rma e a amostra t$l$Gada &o$ ma m$stra de are$a &$na com ar8$la-
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1$+ P'm'%!.!//' " No ensa$o de >ermea($l$dade ao ar o cor>o de >ro%a &o$ s(met$do a tr?s >resses con&$nantes de +* Pa' )* Pa e 5* Pa' tanto >ara med$ção com rotmetro anto >ara o &l=HmetroO rotmetro t$l$Gado >ossBa escala de * a 5* NLh- Na e=ecção do ensa$o não &o$ >ossB%el detectar a %aGão do 8!s no cor>o de >ro%a- A &alha na detecção da %aGão >or ter ocorr$do de%$do a alta escala do rotmetro' >or de>ender das >ro>r$edades do &l$do' a escala de m dado med$dor de %aGão de !rea %ar$!%el tem >rec$são a>enas >ara ma dada s(stnc$a' nesse caso' o rotmetro sado >ode não ter s$do adeado >ara a determ$nação da %aGão do 8!sOs resltados o(t$dos atra%és da med$ção t$l$Gando o &l=Hmetro são a>resentados na Ta(ela +-
Ta(ela + Dados o(t$dos atra%és do &l=Hmetro
P'**3"
P'**3"
L'!(u
M'/! /*
V43" 56m78*9
:P 15
C";
#> ?P
+> ?P
,> ?P
5m!;9 #= += * * * * * * * * * * * * * * * * )-*+ )-*9 +-9 +-09 +-5 +-9) +-)9 +-) +-)* +-)) 0-0 < 9-00 < 7-07 < 0-)9 < 5-)0 <
.'!(u* 5*9 * * * * * * * * +)) +++ +** , + 50 )0 977 5)9 )*0
* * * * * * * * *'*70 *'*) *'*+ *'+*, *'++5 *'*)0 *'*+0 *'*+* *'*+9 *'*))
* * * * * * * * 5555'55 ,,,,,',7 0****'** 55555'55 +,,,,',7 +,,,,,',7 +0****'** +55555'55 5555'55 9+,,,',7
O(ser%andoodeerce(er e o tem>o re8$strado aos 5* Pa &o$ cons$dera%elmente ma$or do e o tem>o re8$strado aos )* Pa' essa d$scre>nc$a de %alores &o$ o(t$da em decorr?nc$a do adensamento do cor>o de >ro%a' caso contr!r$o os tem>os med$dos >ara am(as as >resses ser$am relat$%amente >arec$dasOs coe&$c$entes de >ermea($l$dade o(t$dos >elo &l=Hmetro &oram calclados a >art$r da eação &ormlada >ela Le$ de Darc@ e cons$dera o >eso es>ecB&$co do ar arM >ara o c!lclo do 8rad$ente de >ressão: K ar
=
q×L A × ∆ P
Onde: ar Permea($l$dade ao ar 2aGão A 4rea L com>r$mento da amostra X> 8rad$ente de >ressão' cons$derando ar *'*+)NmY
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Cons$derando os dados d$s>ostos na Ta(ela +' &oram calclados os coe&$c$entes de >ermea($l$dade a>resentados na Ta(ela )Ta(ela ) < Coe&$c$entes de >ermea($l$dade
C"'
P'**3" ) 9 , ) 9 , +* +) +9 +, + +* +) +9 )* )0
P'**3" C"; ?P
+> ?P
,> ?P
O(ser%ando a Ta(ela )' temos e ao a>l$car ma >ressão con&$nante de )* Pa o coe&$c$ente de >ermea($l$dade a>resentoermea($l$dade' colocando o mater$al em estdo na &a$=a de >ermea($l$dade dos s$ltes e ar8$lasO adensamento do cor>o de >ro%a $n&lenc$o d$retamente no coe&$c$ente de >ermea($l$dade do mater$al' como o(ser%ado na Ta(ela )- Notaermea($l$dade do mater$al ao ser a>l$cada a car8a con&$nante de 5* Pa' tornando o mater$al ase $m>erme!%el-
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$ CONCLUSÃO O coe&$c$ente de >ermea($l$dade calclado >ara a >ermea($l$dade !8a &o$ de 0'57=+*<0 cms- A (a$=a >ermea($l$dade o(t$da coloca a amostra na &a$=a de >ermea($l$dade de s$ltes e ar8$las' con&$rmando e a amostra sada era de &ato ma m$stra de are$a &$na e ar8$laNo ensa$o de >ermea($l$dade ao ar sando o rotmetro não &o$ >ossB%el o(ter o coe&$c$ente de >ermea($l$dade- A &alha na detecção da %aGão >elo rotmetro >ode ter ocorr$do de%$do alta escala do mesmo- Por de>ender das >ro>r$edades do &l$do' a escala de m dado med$dor de %aGão de !rea %ar$!%el tem >rec$são a>enas >ara ma dada s(stnc$a' nesse caso' o rotmetro sado >ode não ter s$do adeado >ara a determ$nação da %aGão do 8!s-
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No ensa$o de >ermea($l$dade ao ar t$l$Gando o &l=Hmetro &oram o(t$dos coe&$c$entes e %ar$a%am na &a$=a de +'90=+* <7 cms até '*,=+* < cms- Os resltados o(t$dos não &oram concls$%os' de%$do a 8rande %ar$ação dos resltados- Este &ato >ode ser e=>l$cado >elo adensamento do cor>o de >ro%a drante o ensa$o- Para o(tenção de dados ma$s >rec$sos ser! necess!r$o a re>et$ção do ensa$o-
$ REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COSTA' 6a8dalena D- Estudos de camadas de cobertura de aterros sanitários em colunas de solos. )*+0- +90 &- Tese Dotorado em En8enhar$a C$%$lM Centro de Tecnolo8$a e 3eoc$?nc$as' "n$%ers$dade Federal de Pernam(co' Rec$&e2AR3AS' R- Mecânica dos solos – permeabilidade. R$o de Jane$ro: "n$%ers$dade Federal Rral do R$o de Jane$ro- ), sl$des' ColorL"CENA' A- E- F- L- Aula 10 – Permeabilidade. ParaB(a: "n$%ers$dade Federal de Cam>$na 3rande' )*+5- ) sl$des' colorPINTO' Carlos de Sosa- Curso Básico de Mecânica dos Solos. 5 Ed$ção- São Palo- O&$c$na de Te=tos- )**,19
SC]6IT^' C- S- Mecânica dos solos: Módulo eral 1 $ R$o 3rande do Sl' _)*<<`A>ost$laM-
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