Practica 6 Permeabilidad

1

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.







ESCUELA POLITECNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS PRACTICA N° 6 PERMEABILIDAD

Álvaro Fausto López Guevara 3er Semestre Ingeniería Civil Fecha de realización del ensayo: 1/04/2013 Fecha de entrega del informe: 04/04/2013







1. INTRODUCCION 1.1 Objetivos del ensayo 

 

Determinar el coeficiente de permeabilidad de dos suelos específicos y explicar que requisitos exigen el uso de un método y del otro. Asignar una clasificación al suelo de acuerdo a su coeficiente de permeabilidad. En que influyen en un suelo usado como cimiento para una construcción civil, valores altos y bajos de permeabilidad. Que consecuencias producirían sobre la estructura apoyada en este suelo.

1.2 Marco Teórico La permeabilidad de un suelo, es su capacidad para permitir el paso de un fluido (gas o líquido) a través del mismo, en geotecnia se estudia el flujo del agua pues es el caso más común en la práctica diaria. El flujo de agua a través de un medio poroso como es considerado un suelo, está regido por la ley de Darcy. Para flujo con velocidades pequeñas el caudal se expresa como:

      Donde, Q=caudal que pasa a través de una muestra de sección transversal A. K=coeficiente de permeabilidad o de conductividad hidráulica i=gradiente hidráulico, o perdida de carga hidráulica por unidad de longitud de la muestra. En el intervalo en que se aplica la ley de Darcy la velocidad es directamente proporcional proporcional al gradiente hidráulico y el flujo es laminar. El coeficiente de permeabilidad de un suelo es la velocidad del agua a través del mismo cuando está sujeta a un gradiente hidráulico unitario. No es una constante del material sino que depende tanto de las l as características físicas del medio y del fluido, entre las cuales están: -Relación de vacíos del suelo -Tamaño y forma de las partículas -Estratificación del suelo y composición







Con el objeto de establecer u valor comparativo de la permeabilidad, está se expresa refiriéndola a una temperatura de 20 °C, mediante la relación:

    Donde,



=viscosidad dinámica del agua a temperatura T

KT=coeficiente de permeabilidad a la temperatura T La permeabilidad de un suelo se lo l o puede medir de dos métodos directos: 



Permeámetro de carga constante: para suelos de alta permeabilidad como arenas y gravas. Permeámetro de carga variable: para suelos de mediana a baja permeabilidad como limos y arcillas.







2. CALCULOS Y METODO OPERATIVO 2.1 Materiales 2.1.2 Permeámetro carga constante         

Permeámetro plástico tipo lucita Extensión Base Piedra porosa Papel filtro Empaque Cabezal Sujetadores Sistema de carga(tubo de soporte y embudo)

2.1.2 Permeámetro carga variable Permeámetro miniatura  Base  Piedra porosa  Papel filtro  Empaque  Cabezal  Sujetadores  Tubo de carga  Calibrador  Balanza  Horno 2.2 Procedimiento 

2.2.1 Permeámetro de carga constante 1) Este método se realiza con suelo granular (gravas y arenas) 2) Medir el diámetro promedio del permeámetro y su área transversal, luego se pesa el mismo. 3) Se coloca el material en capas, compactándose uniformemente, obteniéndose por ensayos







6) Se determina las dimensiones altura y diámetro di ámetro interior del molde para obtener los datos iniciales, luego se pesa en conjunto con la muestra. 7) Se mide además el diámetro interior del tubo de carga. 8) La probeta debe saturarse. El nivel de la línea de saturación debe estar sobre el nivel del agua, lo cual expulsa el aire de la muestra. 9) Se empieza a cronometrar la práctica cuando el agua empieza a salir por la l a parte superior de la muestra, para que la carga sea constante se va colocando agua, con la finalidad de que el nivel de agua no baje de la marca. 10) Las lecturas serán tomadas mediante una probeta graduada. 11) Finalmente se desarma el equipo y se coloca la muestra en una cápsula para obtener el contenido de humedad. 2.2.2 Permeámetro carga variable 1) Se pesa el permeámetro y se mide su diámetro interior y su altura. 2) Se talla una muestra de suelo compactado hasta que tenga la misma dimensión del permeámetro de forma que al introducirla no existan espacios en el interior, es decir, que quede lo más apretada posible. 3) Pesar la muestra y armar el permeámetro colocando la piedra porosa superior, el resorte y la tapa superior. Se conecta al sistema de abastecimiento. 4) Colocar la carga hidráulica en el tubo de carga hasta un nivel determinado y esperar que el agua atraviese la muestra hasta el desfogue inferior. 5) La carga inicial se mide desde el nivel de contacto del agua con la muestra hasta la primera marca del tubo de carga. 6) Cuando el nivel de agua pase por otro determinado, se anota el tiempo y la altura final. 7) El proceso se repite hasta obtener un conjunto de lecturas l ecturas consistente.









2.3 Cálculos 2.3.1 Método Carga Constante Tomamos como datos en la práctica el diámetro promedio de la muestra, la longitud, la altura de la carga y podemos calcular fácilmente el volumen y el área de la muestra sin mayores problemas.

                               Encontramos el gradiente hidráulico dado por la relación:

      3.19

Luego mediante ley de Darcy:

     ( )  







2.3.2 Método Carga Variable

El coeficiente de permeabilidad se obtiene por medio de la fórmula:

         Donde, Ln

=

Logaritmo natural

DATOS

L

=

Longitud de la muestra

4,5 cm

a

=

Área del tubo de carga

0,45 cm2

A

=

Área de la probeta

8,97 cm2

t

=

Tiempo transcurrido (s)

4,54 s

h1

=

Altura o carga inicial

93,1 cm

h2

=

Altura o carga final

88,1 cm

hc

=

Altura de ascensión capilar

0,4 cm

d

=

Diámetro Diámetro tubo carga (cm)

0,76 cm

 







       3. TABLAS 3.1 METODO CARGA CONSTANTE

3.1.1 Medidas de la muestra

Diámetro de la muestra longitud de la muestra, L área de la muestra, A volumen de la muestra, V densidad de sólidos, Gs

6.3cm 8cm 31.17cm2 249.38cm3 2.7

3.1.2 Pesos registrados

soporte soporte+suelo húmedo soporte+suelo saturado recipiente recipiente+suelo recipiente+suelo seco peso agua

1491.3 1924.9 2026.8 161.9 587.29 110.11







3.1.4 Cálculo del coeficiente de permeabilidad

t1 t2 FECHA 2.91 3 1/4/2013 2.84 2.93 1/4/2013 3.16 2.75 1/4/2013 3.26 3.12 1/4/2013 2.75 2.81 1/4/2013 3.3 2.9 1/4/2013 2.86 3.1 1/4/2013 3.1 3.06 1/4/2013

tiempo temperatura carga t(seg) T(°C) H(Cm) 2.96 19 25.5 2.89 19 25.5 2.96 19 25.5 3.19 19 25.5 2.78 19 25.5 3.10 19 25.5 2.98 19 25.5 3.08 19 25.5

3.2 METODO DE CARGA VARIABLE

3.2.1 Datos recolectados en el ensayo

Permeámetro Diámetro Altura

Longitud (cm) 3,38 7,69

Masa (g)

Peso (N)

Área (cm2) 8,97

gradiente lectura hidráulico pipeta volumen KT K20 H/L cm3 (cm3) cm/seg cm/seg 3.19 0 50 8.51E-01 8.72E-01 3.19 50 50 8.72E-01 8.93E-01 3.19 100 50 8.51E-01 8.72E-01 3.19 150 50 7.88E-01 8.08E-01 3.19 200 50 9.05E-01 9.27E-01 3.19 250 50 8.11E-01 8.31E-01 3.19 300 50 8.44E-01 8.65E-01 3.19 350 50 8.16E-01 8.37E-01 8.42E-01 8.63E-01







3.2.2 Datos de tiempo

Carga (cm) Inicial

Final

93,1 88,1 83,1 78,1 73,1 68,1

88,1 83,1 78,1 73,1 68,1 63,1

LECTURA Prom1 1 4,22 4,35 4,29 4,13 4,21 4,17 5,19 5,17 5,18 5,52 5,58 5,55 5,38 5,49 5,44 6,57 6,51 6,54

Tiempo (s) LECTURA LECTURA Prom2 Prom3 Promedio 2 3 4,45 4,8 4,63 4,85 4,56 4,71 4,54 4,5 4,21 4,36 4,67 4,75 4,71 4,41 5,63 5,58 5,61 5,89 5,86 5,88 5,55 5,8 5,83 5,82 6,13 6,37 6,25 5,87 5,78 5,93 5,86 6,17 5,93 6,05 5,78 6,96 6,88 6,92 7,19 7,24 7,22 6,89

3.2.3 Cálculo del coeficiente de permeabilidad

Carga Carga Final Inicial (cm) (cm) 93,1 88,1 83,1 78,1 73,1 68,1

88,1 83,1 78,1 73,1 68,1 63,1

Tiempo (s) 4,54 4,41 5,55 5,87 5,78 6,89 Promedio

 0,002779 0,003027 0,002555 0,002577 0,002805 0,002533 0,002709

 0,00299 0,00326 0,00275 0,00278 0,00302 0,00273 0,00292

4. CONCLUSIONES 

Mientras más compactado se encuentre un suelo, tanto más disminuirá el volumen de vacíos y por lo tanto su capacidad para permitir el flujo del agua a través del mismo (permeabilidad).









6. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS    

Juárez Badillo, E. y Rico Rodríguez, A. Mecánica de Suelos. 3ra. Ed., Limusa, 2001. Powrie, W. Soil Mechanics, Concepts & Applications. 2da. Ed., Spon Press, 2004. Mecánica de Suelos, T.W.Lambe & R.V.Whitman, MIT, 1993. Instructivo para Ensayo de Mecánica de Suelos,C. Monroy, P. Torres, J. Valverde. 4ta Ed, 1985.

Practica 6 Permeabilidad

Recommend Documents