¨UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION¨ FACULT ACULTAD DE INGENIER INGE NIERIA IA ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
permeabilidad en suels ! r"as ASIGNATURA:
MECANICA DE ROCAS
PROFESOR:
Ing. Daniel SANCHEZ
CHAVARRIA ALUMNOS : Roer!"on
ESTRELLA RUIZ, Frank #UITO HINOSTROZA,
$%oel 'arr( SEMESTRE:
V
&ORA CHAMORRO, CERRO DE )ASCO
es la capacidad que tiene un material u objeto de permitirle a un flujo ya sea aire, agua, entre otros, que lo atraviese atravies e sin alterar su estructura interna. Factores que intervienen en la velocidad: La porosidad del material La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura La presión a que está sometido el fluido ⦁ ⦁
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es la capacidad que tiene un material u objeto de permitirle a un flujo ya sea aire, agua, entre otros, que lo atraviese atravies e sin alterar su estructura interna. Factores que intervienen en la velocidad: La porosidad del material La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura La presión a que está sometido el fluido ⦁ ⦁
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Capacidad de los suelos de permitir que el agua fluya a través de sus poros.
EN MECÁNICA DE SUELOS, INGENIERÍA DE CIMENTACIONES E INGENIERÍA HIDRÁULICA ES IMPORTANTE SABER CUÁNTA AGUA FLUYE A TRAVÉS DEL SUELO EN UN TIEMPO UNITARIO
CLASIFI CACION IN&ENIERIL DE LA )ERMEAILIDAD PERMEABILIDAD
ABSOLUTA
EFECTIVA
RELATIVA
s aquella permeabilidad que se mide cuando un fluido satura !"" # el espacio poroso.
s la medida de la permeabilidad a un fluido que se encuentra en presencia de otro u otros fluidos que saturan el medio poroso.
s la relación e$istente entre la permeabilidad efectiva y la permeabilidad absoluta. La sumatoria de las permeabilidades relativas es menor de !.".
/)ara 012 3e "ir4e "aer 516n!a ag1a 71(e 8or el "1elo9 %or ejemplo, sirve para determinar : &'gua infiltrada a través del cuerpo de presas de tierra. &'gua infiltrada bajo estructuras (idráulicas. &'gua infiltrada bajo pavimentos y)o capas del pavimento. &*bras de drenaje antes y durante la construcción de cimentaciones.
LE DE DARC La Ley de +arcy describe, con base en e$perimentos de laboratorio, las caractersticas del movimiento del agua a través de un medio poroso. La ley de +arcy es válida en un medio saturado, continuo, (omogéneo e isótropo y cuando las fuer-as inerciales son despreciables uc(os factores intervienen en la permeabilidad de suelos, / de los más importantes son: La relación de vacos del suelo La estructura y estratificación del suelo 0ama1o de las partculas 2rado de saturación %olaridad +ensidad del suelo %eso especfico
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Determin!i"n #e $ %erme&i$i## re$ ' #e Dr!(
La permeabilidad intrnseca de cualquier material poroso, se determina mediante la fórmula de +arcy:
+ónde: : %ermeabilidad intrnseca 3L45 : Constante adimensional relacionada con la configuración del fluido. :diámetro promedio de los poros del material 3L5
COEFICIENTE DE )ERMEAILIDAD ;k <
V$'re) t*%i!') #e %erme&i$i## %r )+e$') )t+r#')
l valor del coeficiente de permeabilidad k vara ampliamente para diferentes suelos. n la tabla se dan algunos valores tpicos para suelos saturados. La permeabilidad de suelos no saturados es menor y crece rápidamente con el grado de saturación.
a de permeabilidad intrínseca de algunos tipos de Permeabilidad relativa Are"a #rava " !"$lidada
Permeabilidad
2rava continua 6o redondeada7
Semi-Permeable
'rena continua o mi$ta
Ar!illa " !"$lidada y materia r#%"i!a R!a !"$lidada
'rena fina, cieno, Loess, Loam
0urba
8ocas muy fracturadas
Muy p! permeable
strato arcilloso
8oca petrolfera
%iedra arenisca
'rcilla e$pansiva
8oca sedimentaria, dolomita
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/C=3o >e!er3ino el 4alor >e k 9 Lo determino utili-ando: %ermeámetro de carga constante. +a resultados seguros en materiales muy permeables como arenas y gravas limpias.
%ermeámetro de carga variable.
+a resultados seguros en materiales de baja permeabilidad.
FACTORES AFECTAN A LA PERMEABILIDAD DEL SUELO uc(os factores afectan a la permeabilidad del suelo. n ocasiones, se trata de factores en e$tremo locali-ados, como fisuras y cárcavas, y es difcil (allar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. An estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de dic(as mediciones. Las observaciones sobre la te$tura del suelo, su estructura, consistencia, color y manc(as 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.
La Permeabilidad Del Suel Se Rela!i"a C" Su Te*tura + E$tru!tura l tama1o de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración 6movimiento del agua (acia dentro del suelo7 y a la tasa de percolación 6movimiento del agua a través del suelo7. l tama1o y el nBmero de los poros guardan estrec(a relación con la te$tura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad
Variación De La Permeabilidad Según La Textura Del Suelo Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fna sea la textura del suelo, más lenta será la permeabilidad: $uel
Te*tura
Suel$ ar!ill$$
Fina
permeabilidad
+e muy lenta a muy oderadamente fina Suel$ lim$$
oderadamente gruesa
Suel$ are"$$
2ruesa
rápida
ERMEABILIDAD MEDIA PARA DIFERETES TE!T"RAS DE S"EL# E $M%&#RA Are"$$
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Fra"! are"$$
4.
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Fra"! ar!ill$$
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Ar!ill$ lim$$
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Ar!ill$
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Según La E(tructura Del Suelo La estructura puede modifcar considerablemente las tasas de permeabilidad mostradas anteriormente de la orma siguiente: Tip de e$tru!tura
Permeabilidad
2ran traslapo Lami"ar Ligero traslapo E" bl/ue Pri$m%ti!a
+e muy lenta a muy rápida
0ra"ular
Puede variar de acuerdo con el grado en que se desarrolle la estructura. Existe la práctica general de alterar la estructura del suelo para reducir la permeabilidad, por eemplo, en la agricultura de regad!o mediante la pudelación de los campos de arro", # en la ingenier!a civil mediante la compactación $ por medios mecánicos de las presas de tierra. %e pueden aplicar prácticas similares en los estanques pisc!colas con miras a reducir la fltración de agua.
PERMEA#ILIDAD EN ROCAS La permeabilidad puede ser definida como la capacidad del medio rocoso para que el agua fluya a través de sus (uecos o vacos interconectados se representa por el coeficiente de permeabilidad, que se e$presa como una velocidad. Los valores normales para las rocas varan de ! m)da a ! m)a1o.
)ERMEAILIDAD EN ROCAS
La permeabilidad es la capacidad de transmitir agua de una roca. La mayora de las rocas presentan permeabilidades bajas o muy bajas. La filtración y el flujo del agua a través de la matri- rocosa se producen a favor de los poros y fisuras, dependiendo la permeabilidad de la intercone$ión entre ellos y de otros factores como el grado de meteori-ación, la anisotropa o el estado de esfuer-os a que está sometido el material.
La permeabilidad de una roca se mide por el coeficiente de permeabilidad o de conductividad (idráulica, D, que se e$presa en m)s, cm)s o m)da:
Le( >e Dar5( 8elaciona la cantidad de flujo E con el gradiente (idráulico de presión durante el flujo, i6diferencia de presión por unidad de longitud7:
Giendo q$ el caudal en la dirección $ 6volumen)tiempo7. ( altura (idráulica. ' sección normal a la dirección $. H la conductividad (idráulica.
4alore" >el 5oe?5ien!e >e 8er3eaili>a> >e alg1na" ro5a". An!e la >i?51l!a> en la e"!i3a5i=n ( 4alora5i=n >e e"!e 8ar63e!ro, "1" 4alore" "e in>i5an en =r>ene" >e 3agni!1> .
)ERMEAILIDAD EN LA MATRIZ ROCASA EL MACISO ROCOSO permeabilidad primaria
La permeabilidad de la matri- rocosa es intergranular, y el agua se transmite a través de los poros y micro fisuras interconectados de la roca.
permeabilidad secundaria
n los maci-os rocosos el agua fluye a favor de las superficies de discontinuidad.
CARACTERISTICAS DE LA )ERMEAILIDAD.
%or lo general, la permeabilidad de la matrirocosa es despreciable con respecto a la del maci-o rocoso fracturado.
Ana e$cepción son las areniscas y otras rocas porosas, donde s es posible el flujo de agua a través de la matri-. Los maci-os rocosos Darstificados son los que presentan mayores valores de permeabilidad debido a la presencia de discontinuidades muy abiertas y cavidades producidas por la disolución de los materiales carbonatados.
EFECTOS SO#RE LAS PROPIEDADES DE LOS MACI$OS ROCOSOS
Iuega un papel importante en la resistencia de las rocas blandas y de los materiales meteori-ados. 8educe la resistencia de la matri- rocosa en rocas porosas. 8ellena las discontinuidades de los maci-os rocosos e influye en su resistencia. Las -onas alteradas y meteori-adas superficiales, las discontinuidades importantes y las fallas son caminos preferentes para el flujo del agua. %roduce meteori-ación qumica y fsica en la matri- rocosa y en los maci-os rocosos. s un agente erosivo. %roduce reacciones qumicas que pueden dar lugar a cambios en la composición del agua.
)er3eaili>a> ( 8re"i=n >e ag1a en la" >i"5on!in1i>a>e".
La permeabilidad de una discontinuidad depende de su abertura y tipo de relleno. Gi se considera una discontinuidad plana y limpia, el valor de D viene dado por:
g aceleración de la gravedad. a abertura de las discontinuidades. JK peso especfico del agua. n coeficiente de viscosidad cinemática del agua 7. coeficiente de viscosidad dinámica del agua.
Gi la discontinuidad es rugosa, la abertura (idráulica 6a(7 será menor que la real o mecánica 6a7, y ambas se relacionan 6segBn Lee et al, !==; en Ging(al y 2upta, !===7:
JRC el coeficiente de rugosidad de la junta
)er3eaili>a> ( 8re"i=n >e ag1a en la" >i"5on!in1i>a>e" l coeficiente de permeabilidad o conductividad (idráulica de un sistema de discontinuidades planas y limpias. bespaciado
La relación entre el coeficiente de permeabilidad, la abertura de las juntas y su espaciado
)ERMEAILIDAD )RESI@N DE A&UA EN EL MACIZO ROCOSO. La permeabilidad del maci-o rocoso con matri- rocosa de baja permeabilidad está controlada por la intensidad de fracturación, la intercone$ión de las discontinuidades y la permeabilidad de las mismas.
Gi las discontinuidades aparecen rellenas
Giendo: Dr coeficiente de permeabilidad del material de relleno. Di coeficiente de permeabilidad matri- rocosa. matri- rocosa permeable, el valor de D puede obtenerse
u
. ENSAOS EN MACIZOS ROCOSOS
nsayo Lugeon. ste ensayo se reali-a en el interior de sondeos y permite calcular semicuantitativamente la permeabilidad de los maci-os rocosos, en cualquier tipo de litologa y estado de fracturación. l ensayo consiste en introducir agua a presión constante 6!" Dp)cm47 en el sondeo, midiendo las admisiones durante un perodo de !" minutos. Mormalmente, se ensayan tramos de m de sondeo, aislando el tramo de ensayo del resto del sondeo mediante dos obturadores en este caso el ensayo se conoce también como pacDer test. Gi el ensayo se reali-a en el fondo del sondeo 6 m finales7 sólo es necesario el empleo de un obturador, correspondiendo en este caso al ensayo tal y como lo definió . Lugeon en !=>>.
La presión se aplica en escalones sucesivos de carga y descarga de ", !, 4, y !" Dp)cm4 respectivamente, manteniendo la presión en cada escalón durante !" minutos.
La unidad de medida del ensayo es el lugeon que corresponde a una absorción de agua de ! litro por metro de sondeo y por minuto. reali-ando el ensayo a !" atmósferas de presión durante !" minutos. Ana unidad lugeon equivale a un coeficiente de permeabilidad 6A.L. ! !)m $ min7. Los resultados de esta prueba se presentan en función de la profundidad, en unidades lugeon en !)m $ min en función de la presión ensayada.
