INFORME DE PERMEABILIDAD

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

“AÑO DEL BUEN BUEN SERVICI SERVICIO O AL CI CIUDADANO UDADANO”” INFOR INFORME ME Nº 1-2 1-201 017-V 7-V CIC CICLO LO “ A” – EAPICH EAPICH-U -UNH NH

A

: Ing. YUDITH MARTINEZ QUISPE

DE

: IIn ntegrantes.

ASUNTO

FECHA

•

DAM DAMIAN RAMO RAMOS, S, Adolfo.

•

ECHABAUDIS ESPINOZA, Félix.

•

IGNACIO IGNACIO ZABALE ZABALETA, TA, Enri Enrique que Javier. Javier.

•

OLARTE CRISOSTOMO, Erick.

•

QUISPE DFE LA CRUZ, Angela Faviola.

: DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD EN EL CAMPO.

:

Huan uancave cavelilica, ca, 09 de Agos Agosto to de dell 201 2017. 7.

Por medio del presente le hacemos llegar nuestro cordial saludo, así mismo informamos a su de despacho spacho sobre los resultados resultados obtenidos obtenidos en el de desa sarr rrol ollo lo DE LA PRÁC PRÁCTI TICA CA DE CAMP CAMPO O DE MECÁ MECÁNI NICA CA DE SUELOS SUELOS I, el cual consiste consiste en la dete determina rminación ción del “COEFICIE “COEFICIENTE NTE DE PERM PERMEA EABI BILI LIDA DAD” D” el en ensa sayo yo tu tuvvo luga lugarr en el ca camp mpo o de QUERALQUICHQUE-SAN CRISTOBAL-HUANCAVELICA, el día (07/08/17) A HORAS (2:00 A 5:00PM).

A C I O N A L D E " U NIVERSIDAD N AC H UANCAVELICA " A C U LTA LTA D D E C IENCIAS D E I NGENIERÍA F AC

E SCUELA P ROFESIONAL DE I NGENIERÍA C IVIL - H UANCAVELICA INFORME "DETERMINACION DE PERMEABILIDAD EN EL CAMPO" CURSO: MECANICA DE SUELOS I

DOCENTE: Ing. Judith Martinez Martinez Quispe

ESTUDIANTES: ECHABAUDIS ESPINOZA, Felyx IGNACIO ZAV ZAVALETA, ALETA, Enrique Javier DAMIAN RAMOS, Adolfo OLARTE CRISOSTOMO, Erick QUISPE DE LA CRUZ, Angela

CICLO: V - "A"

Huancavelica - Perú Agosto - 2017

Baja

AGRADECIMIENTOS  A DIOS por iluminar y bendecir nuestro camino.    A

nuestros padres, quienes nos apoyan de manera incond incondici iciona onall en nuestr nuestraa formac formación ión académ académica ica;; gragracias a ellos por apostar siempre en la educación.





Baja

DEDICATORIA  A nuestros padres, hermanos, A Dios por darme las  

fortalezas para continuar y por bendecir mi camino.  A todo aquel que con los puños en alto sigue luchando por un mundo más justo (estudiantes, profesionales honestos, obreros, campesinos, jornaleros y demás). Somos el pueblo trabajador, los siempre condicionados y reprimidos..  Al docente del curso a cargo por su enseñanza, formandonos alo largo de nuestra formación profesional.





Í NDICE G ENERAL ERAL

C AP ÍT U LO 1 INTRODUCCIÓN

P ÁG IN A 1

C AP ÍT U LO 2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo General 2.2 Objetivos Especificos

P ÁG IN A 3 4 4

C AP ÍT U LO 3 VENT VENTAJAS AJAS Y DESVENTAJAS DESVENTAJAS 3.1 VENTAJAS 3.2 DESVENTAJAS

P ÁG IN A 5 6 6

C AP ÍT U LO 4 MARCO TEORICO 4.1 CONCEPTO 4.2 PERMEABILIDAD DEL SUELO

P ÁG IN A 7 8 8

FLUJO LAMINAR 8 FLUJO FLUJO TURBULENTO9 TURBULENTO9 PERMEABILIDAD99 PERMEABILIDAD

4.3 DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD REAL 4.4 COEF. DE PERMEABILIDAD PERMEABILI DAD EN MASA ESTRATIFICADAS ESTRATIFICADAS 4.5 DETERMINACIÓN DEL COEF.DE COEF.DE PERMEABILIDAD PERMEABILIDAD

10 12 14

PERMEÁMETRO DE CARGA CONSTANTE:14 CONSTANTE:14 PERMEÁMETRO DE CARGA VARIABLE:15 VARIABLE:15

4.6 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERMEABILIDAD La permeabilidad del suelo se relaciona con su textura y estructura17 estructura 17 Variación V ariación de la permeabilidad segun la textura del suelo17 suelo17 Relación de vacios18 vacios18

17

Temperatura del agua18 agua18 Estructura y estratificación18 estratificación18 Agujeros y fisuras19 fisuras19 Tamaño de partículas partículas19 19

4.7 Aire encerrado encerrado y materiales extraños extraños en los vacíos

19

C AP ÍT U LO 5 HERRAMIENTAS HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

P ÁG IN A 2 1

C AP ÍT U LO 6 PROCEDIMIENTOS 6.1 PRIMER PASO: 6.2 SEGUNDO PASO: 6.3 TERCER PASO: 6.4 CUARTO PASO: 6.5 QUINTO PASO: 6.6 SEXTO PASO: 6.7 SEPTIMO PASO: 6.8 OCTAVO PASO: 6.9 NOVENO PASO:

P ÁG IN A 2 7 28 28 29 29 30 30 31 31 31

C AP ÍT U LO 7 RESULTADOS

P ÁG IN A 3 2

C AP ÍT U LO 8 CONCLUSIONES

P ÁG IN A 3 4

C AP ÍT U LO 9 RECOMENDACIONES

P ÁG IN A 3 6

C AP ÍT U LO 10 10BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA

P ÁG IN A 3 8

1

INTRODUCCIÓN

MECANICA DE SUELOS I

´ INTRODUCCION

INTRODUCCIÓN

Dentro de la mecánica de suelos se encuentra en uno de sus capítulos, una de las propiedades más importantes del suelo LA PERMEABILIDAD, y es la que se presenta aun en los suelos más compactos por presentar medios porosos (vacíos continuos) y es a través de estos poros por donde circula un cierto volumen de agua en un determinado tiempo. Por lo cual nosotros en el presente ensayo analizaremos a través de la práctica detenidamente esta propiedad del suelo para así poder definir en que beneficia al ingeniero civil así como también cuales son los daños que ocasionan a medida que se presentan en la naturaleza y el impacto que se da en la construcción sobre todo para que se tenga en cuenta en el diseño diseño de carretera carretera,, edificios. edificios. Canales, Canales, reservorios reservorios de agua entre otros porque de lo contrario podría perjudicar a dicha construcción y por ende al ingeniero encargado de la obra. Se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas más compactas, y en todos los materiales de construcción no metálicos, incluido el granito sano y la pasta de cemento, por lo tanto dichos dichos materiales materiales son permeable permeables. s. La circulación circulación de agua a través través de la masa de estos obedece aproximadamente a las leyes idénticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud. La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones constructivas, como los son, por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla bajo el peso de un terraplén, de allí la importancia de su estudio y determinación, aspecto que se desarrollara a continuación.

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Ingeniería Civil-Huancavelica

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OBJETIVOS

Contents 2.1 Objetivo General

4

2.2 Objetivos Especificos

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OBJETIVOS

OBJETIVOS

2.1 Objetivo General Aprender los procedimientos procedimientos experimentales experimentales para calcular el coeficiente coeficiente de permeabil abilid idad ad del del suel sueloo util utiliz izan ando do perm permeá eáme metr tros os de carg cargaa cons constan tante te y de carg cargaa vari variab able le.. Poder determinar el coeficiente de permeabilidad con su debida corrección.

2.2 Objetivos Especificos Analizar e interpretar los resultados obtenidos en la práctica. Determinar la permeabilidad de un suelo fino. Determinar la permeabilidad de un suelo grueso.

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VENTAJ VENT AJAS AS Y DESVENT DESVENTAJ AJAS AS

Contents 3.1 VENTAJAS

6

3.2 DESVENTAJAS

6

VENTAJAS Y VENTAJAS DESVENTAJAS


VENTAJAS VENT AJAS Y DESVENT DESVENTAJAS AJAS

Ensayos de laboratorio: Determinar la conductividad hidráulica del suelo, mediante ensayos en laboratorio es la forma más común.

3.1 VENTAJAS Los resultados por el permeámetro de carga constante o variable, gozan de ser confiables. 

 No son muy costosos.  Aunque requieren experiencia, el manejo 

del equipo es sencillo.

Para el caso de algunos suelos, el ensayo es rápido.

3.2 DESVENTAJAS 

No siempre la muestra extraída in situ, es la representativa de la zona de estudio.



6

Durante el transporte, puede sufrir alteraciones que podrían variar los resultados.


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4

tents

MARCO TEORICO

4.1 CONCEPTO

8

4.2 PERMEA PERMEABILID BILIDAD AD DEL SUELO

8

FLUJO LAMINAR8 LAMINAR8 FLUJO TURBULENTO9 TURBULENTO9 PERMEABILIDAD99 PERMEABILIDAD

4.3 DE DETE TERM RMIN INA ACI CIO ON DE LA PE PERM RMEEABILIDAD REAL 4.4 COEF.

DE

10

PERMEABILIDAD

MASA ESTRATIFICADAS Ń 4.5 DETERMINACIO PERMEABILIDAD

DEL

EN 12

COEF.DE 14

´ PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE:14 CONSTANTE:14 ´ PERMEAMETRO DE CARGA VARIABLE:15 VARIABLE:15

4.6 FA FACT CTOR ORES ES QU QUE E IN INFL FLUY UYEN EN EN LA PERMEABILIDAD

17

La permeabilidad del suelo se relaciona con su tex-

tura y estructura17 estructura17 Variaci´ on de la permeabilidad segun la textura del on

suelo17 suelo 17 Relaci´ on de vacios18 on vacios18


MARCO TEORICO

MARCO TEÓRICO

4.1 CONCEPTO El coeficiente de permeabilidad es una constante de proporcionalidad relacionada con la facilidad de movimiento de un flujo a través de un poroso. Existen dos métodos generales de laboratorio para determinar directamente el coeficiente de permeabilidad de un suelo. Estos son los llamados métodos de la cabeza constante descrita en el presente experimento.

4.2 PERMEABILIDAD DEL SUELO GENERALIDADES: 4.2.1 FLUJO LAMINAR En un flujo laminar el fluido se mueve en laminas paralelas sin entremezclarse y cada partículas partículas de fluido sigue una trayectori trayectoriaa suave, llamada llamada línea de corriente corriente.. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente molecular.

El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas, mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser turbulentos. El número de Reynolds es un parámetro a dimensional importante en las ecuaciones que describen en qué condiciones el flujo será laminar o turbulento. En el caso de fluido que se mueve en un tubo de sección circular, el flujo persistente será laminar por debajo de un número de Reynolds crítico de aproximadamente 2040. Para números de Reynolds más altos el flujo turbulento turbulento puede puede sostenerse sostenerse de forma indefinida indefinida.. Sin embargo, embargo, el número número de Reynolds Reynolds que delimita flujo turbulento turbulento y laminar laminar depende de la geometría geometría del sistema y además la transición de flujo laminar a turbulento es en general sensible a ruido e imperfecciones en el sistema.

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MARCO TEORICO

El perfil laminar de velocidades en una tubería tiene forma de una parábola, donde la velocidad máxima se encuentra en el eje del tubo y la velocidad es igual a cero en la pared del tubo. En este caso, la pérdida de energía es proporcional a la velocidad media, mucho menor que en el caso de flujo turbulento.

4.2.2 FLUJO TURBULENTO En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos,(no coordinados) como por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente. Debido a esto, la trayectoria de una partícula se puede predecir hasta una cierta escala, a partir de la cual la trayectoria de la misma es impredecible, más precisamente caótica.

4.2.3 PERMEABILIDAD Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales.

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MARCO TEORICO

Por otro lado, hay que hablar de una "permeabilidad intrínseca" (también llamada "coeficiente de permeabilidad"); como constante ligada a las características propias o internas del terreno. terreno. Y de una "permeabil "permeabilidad idad real" o de Darcy, Darcy, como función función de la permeabilpermeabilidad intrínseca intrínseca más las de las caracterí característica sticass del fluido. La "permeabilid "permeabilidad ad intrínseca" intrínseca" 2 2 en el SMD se mide en cm o m . La unidad derivada de la Ley de Darcy es el Darcy, y habitualmente se utiliza el milidarcy:

La permeabilidad de Darcy se mide, en cambio, en unidades de velocidad: cm/s o m /s.

4.3 DETERMINACION DE LA PERMEABILIDAD REAL La permeabilidad intrínseca de cualquier material poroso, se determina mediante la fórmula de Darcy: k1 = [ C ]d2

Donde: k1: permeabilidad intrínseca [ L2] C : constante a dimensional relacionada con la configuración del fluido. d: diámetro promedio de los poros del material. La permeabilidad real, en cambio, se puede determinar directamente mediante la Ley de Darcy o estimarla utilizando tablas empíricas derivadas de ella. La permeabilidad real es una parte de la constante proporcional en la Ley de Darcy, que se relaciona con las diferencias de la velocidad del fluido y sus propiedades físicas (por ejemplo, su viscosidad) en un rango de presión aplicado al promedio de porosidad. La constante proporcional específica para el agua atravesando una porosidad media es la conductividad hidráulica. La permeabilidad intrínseca es una función de la porosidad, no del fluido.

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MARCO TEORICO

LEY DE DARCY

Experimento de Darcy La Ley de Darcy describe, describe, con base en experimentos experimentos de laboratori laboratorio, o, las característica característicass del movimiento del agua a través de un medio poroso. La expresión matemática de la Ley de Darcy es la siguiente:

Donde: Q = gasto, descarga o caudal en m 3 /s. L = longitud en metros de la muestra. k = una constante, actualmente conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en función del material de la muestra, en m /s. A = área de la sección transversal de la muestra, en m 2. Qh3 = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la entrada de la capa filtrante. h4 = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la salida de la capa filtrante. El agua, por relaciones de energía, circula de mayor a menor altura piezométrica. Tal y como se puede ver, la relación h Lh se trata del gradiente gradiente de alturas priezométricas priezométricas (i) o gradiente hidráulico y se observa que: 3−

4

Por lo que adopta un valor negativo. Ello se puede expresar: Donde h es la altura piezométrica y z la longitud recorrida. Generalizando a 3 dimensiones se obtiene que: ∂H ≤0 ∂L Por lo que adopta un valor negativo. Ello se puede expresar: = q =

Q A

=

∂h ∂z

Donde h es la altura piezométrica y z la la longitud recorrida. Generalizando a 3 dimensiones se obtiene que: 11


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MARCO TEORICO

= −K ∗ ∇(h(x, y , z )) )) q = K es es la conductividad hidráulica (permeabilidad) y se trata de un tensor simétrico diag-

onalizable a 3 direcciones principales:

Y se obtiene:

El agua se desplazará en la dirección donde haya más permeabilidad y esta a su vez indicará indicará a qué velocidad velocidad se mueve mueve el agua en condiciones condiciones unitarias unitarias de gradiente gradiente.. En terrenos isótropos, las 3 permeabilidades principales serán idénticas.

4.4 COEF COEF. DE PE PERM RMEA EABI BILI LIDA DAD D EN MA MASA SA ES ESTR TRA ATI TIFI FICA CADA DASS Los depósitos de suelos transportados consisten generalmente en capas con diferentes permeabilidades. Para Para determinar el coeficiente k medio de tales depósitos, se obtienen muestras representativas de cada capa y se ensayan independientemente. Una vez conocidos los valores de k correspondientes a cada estrato individual, el promedio para el depósito puede ser calculado.

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Determinación de kI promedio para la filtración de agua k I : coeficientes de permeabilidad promedio en sentido paralelo a los planos de estratificación (generalmente horizontal). Se considera que (ver la figura): La carga hidráulica es constante para todos los estratos, y la longitud de recorrido es L. i =

h l

= cte

Donde: 1, K 2 , . . . , K n: coeficiente de permeabilidad de los estratos. K 1, 1, H 2 , . . . , H n: espesores de los estratos. H 1,

Para un solo estrato el caudal qi es: Para la determinación de KII: coeficiente de permeabilidad promedio para la filtración de agua en sentido perpendicular a los planos de estratificación, generalmente vertical. (ver la figura).

La carga hidráulica varía en profundidad, Dh = SS i, donde hi es la carga hidráulica para cada estrato. La potencia de estrato H = SH S H i. La velocidad es constante V = K I I .i = ki .ii. El gradiente hidráulico para cada estrato: ii = hi/Hihi = ii.H i.

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4.5 DETERMINACIÓN DEL COEF COEF.DE .DE PERMEABILIDAD El coeficiente de permeabilidad de un suelo es un dato cuya determinación correcta es de fundamental importancia para la formación del criterio del proyectista en algunos problemas de mecánica de suelos y, en muchos casos, para la elaboración de sus cálculos.

4.5.1 PERMEÁMETRO DE CARGA CONST CONSTANTE: ANTE: Ofrece el método más simple para determinar el coeficiente de permeabilidad de ese suelo. suelo. Una muestra muestra de suelo de área transversal transversal A y longitud L conocidas, confinadas en un tubo, se somete a una carga hidráulica h. El agua fluye a través de la muestra, midiéndose la cantidad (encm3 ) que pasa en un tiempo t. El gradiente hidráulico permanece constante a lo largo de todo el periodo del ensayo. Los niveles de agua superior e inferior se mantienen constante por desborde, con lo cual h permanece constante, pues depende solamente de esa diferencia de niveles. La cantidad de agua que pasa se recoge en una bureta graduada. Conocidos los valores Q , h, L, A, se calcula el coeficiente de permeabilidad. Aplicando la Ley de Darcy:

El inconveniente del permeámetro es que, en suelos poco permeables, el tiempo de prueba se hace tan largo que deja de ser práctico usando gradientes hidráulicos razonables, además de tener una incidencia muy importante en los resultados los fenómenos de evaporación.

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4.5.2 PERMEÁMETRO DE CARGA VARIABLE: VARIABLE: En este tipo de permeámetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por diferencia diferencia de niveles en un tubo alimentad alimentador or.. En la figura, vemos dos dispositivos típicos, el ( a) usado en suelos predominantemente finos, y el ( b) apropiado para materiales más gruesos.

Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra.

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MARCO TEORICO

Considerando el tiempo dt, la cantidad de agua (cm3 ) que atraviesa la muestra será, según la Ley de Darcy: ∂V = k ∗ A ∗ i ∗ ∂t = k ∗ A ∗

h L

∗ ∂t

Al mismo tiempo, en el tubo vertical, el agua habrá tenido un descenso dh y el volumen del agua que atravesó la muestra en el tiempo dt podrá expresarse: ∂V = −a ∗ ∂h

Las cantidades ( 1) y ( ( 2) pueden igualarse, pues ambas se refieren a lo mismo: h −a ∗ ∂h = k ∗ A ∗ L ∗ ∂t

Integrando entre las cargas hidráulicas al comienzo y al final de la prueba, en sus respectivos tiempos.

Esta expresión nos permite calcular el valor del coeficiente de permeabilidad. Cuando la caída de carga hidráulica sea pequeña en comparación con la carga media usada en la prueba, podrá usarse para el permeámetro de carga variable, la fórmula para el permeámetro de carga constante tomando la carga h como: h =

h1 +h2 2

Considerando que tal carga obró durante todo el tiempo t , de prueba. Los permeámetros y concretamente el de carga variable, puede utilizase sólo en suelos relativamente permeables, generalmente arenas y limos o mezclas de esos materiales, no plásticos. La permeabilidad de arcillas se determina en laboratorio, con la prueba de consolidación. La razón es que la baja permeabilidad de las arcillas daría lugar a tiempos de prueba tan largos que la evaporación y los cambios de temperatura producirían errores de mucha consideración. El realizar la prueba de permeabilidad en muestras inalteradas no sólo es importante en arcillas, sino también en suelos arenosos o limosos poco o nada plásticos. Estos suelos están, con frecuencia, notoriamente estratificados y, por lo tanto, la realización de la prueba en muestras alteradas dará una idea totalmente errónea de la permeabilidad del suelo natural. De estos suelos ligeramente plásticos se obtienen muestras inalteradas en sondeos de poco costo; éstas pueden usarse en pruebas para determinar el coeficiente de perme16


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abilidad en dirección paralela y normal a la dirección de la estratificación.

4.6 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERMEABILIDAD Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean representativas. El suelo está constituido por varios horizontes, y que, generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades propiedades físicas y químicas químicas diferentes. diferentes. Para determinar determinar la permeabil permeabilidad idad del suelo en su totalidad, se debe estudiar cada horizonte por separado.

4.6.1 La per permea meabil bilida idad d del suelo suelo se relacion relacionaa con su textura textura y estructura El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad.

4.6.2 Variación de la permeabilidad segun la textura del suelo Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea la textura del suelo, más lenta será la permeabilidad:

Factores que influyen en el valor del coeficiente de permeabilidad del suelo: La relación de vacios. La temperatura del agua. 17


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MARCO TEORICO

La estructura y estratificación del suelo. La existencia de huecos y fisuras o huecos en el suelo. Tamaño de partículas. Aire encerrado y materiales extraños en los vacíos.

4.6.3 Relación de vacios Cuando un suelo es comprimido o vibrado, el volumen ocupado por sus elementos sólidos permanec permanecee invariable invariable,, mientras mientras que el volumen volumen de vacíos vacíos disminuye disminuye,, por lo tanto la permeabilidad del suelo también disminuye. Existen expresiones que permiten relacionar el coeficiente de permeabilidad con la relación de vacíos, pero se deben adoptar ciertas hipótesis cuyo carácter permita que las conclusiones del análisis den información cuantitativa correcta. Casagrande propone la siguiente ecuación para el coeficiente de permeabilidad k : k ∗ 0.85 es el valor del coeficiente de permeabilidad para una relación de vacíos e = 0.85. Esta ecuación se expresa en curvas para arenas finas y medianas limpias de granos de buena cubicada.

4.6.4 Temperatura del agua De un análisis teórico surge que el valor del coeficiente de permeabilidad del suelo es proporcional a la viscosidad cinemática del agua, expresado mediante la relación. Donde: representa la viscosidad cinemática del agua, η la viscosidad del agua g la aceleración de la gravedad y ϕw ϕw el peso específico del agua. El valor del coeficiente de permeabilidad obtenido mediante ensayos, depende de la temperatura a la que fueron realizados, normalmente se les suele referir a una temperatura T = 20 ř C , para los cuales se tiene: Donde el subíndice t hace referencia a los resultados de la prueba. La relación planteada anteriormente es válida para arenas y presenta pequeñas desviaciones para arcillas.

4.6.5 Estructura y estratificación El coeficiente de permeabilidad de un suelo inalterado es distinto al del mismo suelo re moldeado; moldeado; cambia cambia su estructura estructura y estratificación estratificación.. En el remoldado quedan quedan libres partículas de suelo, que al fluir el líquido las mueve y reacomoda, obstruyendo canales. En otras ocasiones son arrastradas al exterior, con lo cual el valor del coeficiente de permeabilidad varía durante la realización del ensayo, esto ocurre en general en suelos 10˘3 cm /seg . con valores de coeficiente de permeabilidad k entre 10˘5 y 10˘3 En particular, si una arcilla es amasada a contenido de humedad constante, su valor 18


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de k disminuye con respecto a su valor original a kr (coeficiente de permeabilidad re moldeado). moldeado). Para la mayoría de las arcillas arcillas inorgánic inorgánicas, as, la relación relación k/ kr no es mayor de 2. Para arcillas arcillas orgánicas orgánicas y algunas algunas margas con estructura estructura de conglomerado conglomerado dicha relación pueden llegar a valores de 30. Debe tenerse en cuenta además, que los coeficientes de permeabilidad horizontal y vertical difieren la mayor parte de las veces y a su vez los valores en sentido horizontal pueden ser diferentes si el suelo presenta estratificación.

4.6.6 Agujeros y fisuras Heladas, ciclos alternados de humedecimiento y secado, efectos de vegetación y pequeños queños organi organismo smoss pueden pueden cambia cambiarr las condic condicion iones es del suelo, suelo, provoc provocand andoo discon discontin tinui uidade dades, s, fisuras, agujeros, etc., que hacen que las características de permeabilidad de los suelos sean diferentes Tamaño de partículas

4.6.7 Tamaño de partículas El tamaño tamaño de las partíc partícula ulass del suelo suelo afecta afecta la permea permeabil bilida idadd del mismo. mismo. La Ley de Poiseville, demuestra que la velocidad promedio a través de un tubo capilar es proporcional cional al cuadrado cuadrado del diámetro del tubo. Por lo tanto, análogame análogamente, nte, es razonable razonable esperar que la velocidad de filtración a través de un suelo conocido y el coeficiente de permeabilidad de ese suelo, sean proporcionales al cuadrado de la dimensión promedio del poro, el que a su vez puede vincularse al tamaño de los granos, relacionando estos últimos con el coeficiente de permeabilidad. Donde: y prom : es la velocidad promedio a través de un tubo capilar, en cm /seg . ρ: es la densidad del agua, g r /cm3 . agua, en gr D : es el diámetro diámetro del tubo, en cm . H : es la viscosidad del fluido ( agua), en gr g r ∗ s/cm2 .

4.7 Aire encerrad encerrado o y materiales materiales extraño extrañoss en los vacíos vacíos Aún cuando el término coeficiente de permeabilidad en el sentido estricto de la palabra se refiere a la condición de suelos saturados, los suelos en su condición natural, contienen contienen pequeñas pequeñas cantidades cantidades de gas encerrado encerrado u ocluido. ocluido. Más aún, las muestras muestras de laboratorio contienen frecuentemente mayores cantidades de gas, debido a que el suelo lo adquiere con facilidad, facilidad, a menos menos que se tomen una serie de precaucio precauciones nes durante el muestreo, el envío y la preparación de muestras. El gas gas ence encerr rrad ado, o, aún aún cuan cuando do sea sea en pequ pequeñ eñas as cant cantid idad ades es,, tien tienee un efec efecto to marc marcad adoo en el coeficiente de permeabilidad. Por consiguiente para obtener una información correcta, se debe estar seguro de que el contenido de gas en la muestra, es igual al contenido en el estado natural del suelo o al contenido que se espera que el suelo tenga en un futuro 19


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cercano. Productos químicos disueltos presentes en el agua tienen un gran efecto sobre la fracción coloidal del suelo y por ende sobre el coeficiente de permeabilidad del mismo.

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HERRAMIENTAS Y EQUIPOS



HERRAMIENTAS Y EQUIPOS UTILIZADOS EN EL LABORATORIO

PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE:

PERMEAMETRO DE CARGA VARIABLE:

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TERMOMETRO CON APRECIACIÓN DE ś0.1řC :

PROBETA GRADUADA CON UNA CAPACIDAD DE 100 ml:

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REGLA MÉTRICA GRADUADA CON APRECIACIÓN ś1mm:

CALIBRADOR CON APRECIACION ś0.01mm:

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BALANZA DE PRECISIÓN CON APRECIACIÓN DE ś1 GRAMO

BALANZA DE PRECISIÓN CON APREC APRECIACIÓN IACIÓN DE ś1 GRAMO

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MARTILLO DE COMPACTACIÓN PRÓCTOR ESTÁNDAR

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PROCEDIMIENTOS

Contents 6.1 PRIMER PASO:

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6.2 SEGUNDO PASO:

28

6.3 TERCER PASO:

29

6.4 CUARTO PASO:

29

6.5 QUINTO PASO:

30

6.6 SEXTO PASO:

30

6.7 SEPTIMO PASO:

31

6.8 OCTA OCTAVO VO PAS PASO: O:

31

6.9 NOVENO PASO:

31


PROCEDIMIENTOS

PROCEDIMIENTOS

6.1 PRIMER PASO: Pesar el recipiente de material (granular) que será utilizado en el experimento.

6.2 SEGUND SEGUNDO O PASO: Armar el aparto de permeabilidad hasta donde se necesite para colocar el suelo para el ensayo. Determinar el volumen de suelo introducido si no se había hecho antes.

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PROCEDIMIENTOS

6.3 TERCER PASO: Cada grupo debe realizar realizar un expermento expermento a deferente deferente densidad densidad de los demas. Esto se consigue colocando el suelo suelto, sometiendolo a un tipo de vibracion o introduciendolo con suficiente esfuerzo de compactacion. Registrar en el tablero la densidad de la muestra de cada grupo para evitar que haya dos grupos con la misma densidad. Tratar de variar la densidad en un maximo de 0.4 a 0.6 kN k N /m3 .

6.4 CUARTO PASO ASO:: Colocar un disco de papel de filtro sobre la parte superior de la muestra, enrasar cuidadosamente el material en el molde, colocar un empaque de caucho sobre el borde del molde, y ajustar firmemente la tapa del molde. La tapa debe tener una pieza plástica transparente a la cual se puede ajustar la entrada de la tubería del agua posteriormente. Conectar a la válvula de salida un tramo adecuadamente largo de tubería de caucho.

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PROCEDIMIENTOS

6.5 QUINTO PASO: Colocar el permeámetro en una cubeta llena de agua de forma que la tapa del permeámetro ámetro quede sumergida sumergida por lo menos menos 5cm debajo del nivel nivel del agua. Asegurarse Asegurarse de que la válvula de salida del permeáme permeámetro tro este abierta, abierta, de manera manera que el agua. Asegurase de que la válvula de salida del permeámetro este abierta, de manera que el agua queda entrar a través de la muestra para saturarla con una cantidad mínima de aire atrapado. Cuando el agua alcance la altura de equilibrio del tubo plástico que se conectó a la válvula de entrada del permeámetro se pueda suponer que el proceso de saturación ha concluido.

6.6 SEXTO PASO: Con el nivel de agua establecido en la tubería de entrada, cerrar la válvula de salida o prensar el tubo de plástico valiéndose de un artefacto adecuado. Sacar el permeámetro de la cubeta de inmersión, y conectar al tubo de entrada una tubería vertical conectada a su vez a un recipiente de cabeza constante.

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PROCEDIMIENTOS

6.7 SEPTIMO PASO: Deairear las líneas de entrada a la muestra, abriendo la válvula de entrada al permeámetro y simultáneamente abriendo la válvula de drenaje que existe en la tapa superior del permeámetro. Una vez se ha removido todo el aire que pudiera estar atrapado cerrar la válvula de drenaje; medir la cabeza hidráulica a través de la muestra.

6.8 OC OCT TAVO PAS ASO: O: Utilizar un recipiente de 500 o 100 ml para recibir a la salida del permeámetro. Registrar el tiempo necesario para almacenar 750 y 900ml de agua; registrar también la temperatura del agua y repetir dos o tres mediciones similares adicionales utilizando un tiempo constante (t = constante ). La cantidad cantidad de agua recogida recogida en ensayos sucesucesivos es todos los datos del experimento en el formato respectivo de ensayo.

6.9 NOVENO PASO: Cada grupo debe de calcular su valor de k (coeficiente de permeabilidad) para la temperatura del ensayo. 31


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RESULTADOS


RESULTADOS

RESULTADOS

DE LA TABLA SE OBTIENE EL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD: k = H V ALT L= 70cm d= 20cm ∗

∗

∗

∗

Hallamos el área transversal de la muestra ( d = 20cm). A =

π ∗d2

4 2 3.141592∗20cm 4 2

A = A = 314.16 cm ∗

Hallamos el promedio de la carga hidráulica. π Σ∗H t n 25.6cm + 20.32cm + 15cm +

H prom =

H prom =

13cm

+

13cm

6

H prom = 14.49 cm ∗

Hallamos el volumen promedio. V = A ∗ H prom V = 314.16 cm 2 ∗ 14.49 cm V = 4556.5254 cm3

∗

Por lo tanto k sera. k =

4556.5254 cm 14.49 cm∗314.16

3

∗70 cm cm2 ∗300 s

k = 0.234 cm/s

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CONCLUSIONES


CONCLUSIONES

CONCLUSIONES Conc Conclu luye yend ndo o este este Info Inform rmee de MECA MECANI NICA CA DE SU SUELO ELOSS I (DETERMINACI ÓN DEL COEFICIENTE COEFICIENTE DE PERMEA PERMEABIL BILID IDA AD EN EL CA CAMPO MPO ) con lo siguiente:

El coeficiente de permeabilidad es una medida directa y completa de la permeabilidad del suelo, muchos la definen de la siguiente manera, este coeficiente de permeabil permeabilidad: idad: como velocidad velocidad de flujo, cuando el gradiente gradiente hidráulico hidráulico es unitario. La permeabilidad no es más que la mayor o menor facilidad con que el agua atraviesa la sección del suelo. La permeabilidad depende principalmente de la granulometría de un suelo. La magn magnit itud ud del del coefi coefici cien ente te de perm permea eabi bili lida dadd depe depend ndee de la visc viscos osid idad ad del del líqu líquid ido, o, tamaño, área y forma de los conductores en la cual fluye el agua. La permeabilidad es una propiedad mecánica del suelo. El permeámetro de carga constante se usa para suelos permeables suelos gruesos como: arena y gravas limpias. El permeámetro de carga variable se usa para suelos menos permeables, suelos gruesos como : gravas, arenas limosas, arenas arcillosas y hasta limos Conociendo los valores del coeficiente de permeabilidad y su respectiva temperatura, nos proporciona una valiosa información, todos estos factores y su buena interpretación se puede basar el diseño de presas, diques, filtros, etc., en la vida profesional es muy importante, a razón por la cual se dará un tratamiento especial a estos cálculos.

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RECOMENDACIONES


RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES

 La

permeabilidad no depende de la cantidad de poros de la muestra de suelo que tengamos, si no de su granulometría. 

Para efectuar estos ensayos las muestras deben estar saturadas.



Estos procedimientos no deben hacerse con muestras de arcillas.

Medir en cada intervalo su respectiva temperatura porque la viscosidad es una función de esta. 

 Se reco recomi mien enda da real realiz izar ar ensa ensayo yoss con con otro otross tipo tiposs de suel suelos os para para fin fines es de inte interp rpre reta taci ción ón..

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BIBLIOGRAFIA

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[6] www.uDocz.com [7] www.elsolucionario.com [8] www.civilgeeks.com [9] http://la-web-del-programador.com [10] http://libreria-universitaria.blogs http://libreria-universitaria.blogspot.com pot.com

INFORME DE PERMEABILIDAD

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