MECÁNICA DE SUELOS
PRÁCTICA: “PERMEABILIDAD DE CARGA PRÁCTICA: CONSTANTE EN UNA MUESTRA DE SUELO” BRIGADA: ALCANTAR SILVA PAOLA. BRAVO SÁNCHEZ JULIO ARTURO. CERNA GORDILLO GABRIEL. COLUNGA ALBARRAN JOSÉ EDUARDO. GÓMEZ DURAN EDGAR ABISAI. GURRERO PÉREZ JESUS AARÓN. HERNÁNDEZ MARTÍNEZ XÓCHITL DE LA CRUZ. HERNÁNDEZ GONZÁLEZ JOSÉ MANUEL. LANDEROS ÁVILA OMAR ALEJANDRO. ALEJANDRO. ZARATE ESPINOSA MISSAEL.
RESPONSABLE DE LA PRÁCTICA REALIZADA: RUIZ JAIME CÉSAR LEONARDO. LEONARDO . DIVISIÓN: DIVISIÓN DE INGENIERÍAS. PERÍODO ESCOLAR: AGOSTO-DICIEMBRE !"# $ECHA DE REALIZACIÓN REALIZACIÓN:: "%&!#&!"%
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INTRODUCCIÓN: Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad
El flujo de agua a través de medios porosos, de gran interés en la Mecánica de Suelos, está gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1!"# Darcy investig$ las caracter%sticas del flujo del agua a través de filtros, formados precisamente por materiales térreos, lo cual es particularmente afortunado para la aplicaci$n de los resultados de la investigaci$n a la Mecánica de Suelos# Dentro del campo de aplicabilidad de la ley de Darcy, el flujo en el suelo es laminar# Darcy construy$ sus filtros de arenas finas, generalmente, de lo cual se deduce &ue ya en estos suelos el flujo del agua es laminar, por lo menos mientras las cargas 'idráulicas no sean excesivas# (a ley de Darcy s$lo es aplicable a suelos de part%culas no muy gruesas, &uedando, desde luego, excluidas las gravas limpias, cantos rodados, etc# En la ecuaci$n de la ley de Darcy, aparece una constante f%sica de proporcionalidad ), llamada el *oeficiente de +ermeabilidad del Suelo# Métodos para medir el coeficiente de permeabilidad del suelo
El coeficiente de permeabilidad de un suelo es un dato cuya determinaci$n correcta es de fundamental importancia para la formaci$n del criterio del proyectista en algunos problemas de Mecánica de Suelos y, en muc'os casos, para la elaboraci$n de sus cálculos# Hay varios procedimientos para la determinaci$n de la permeabilidad de los suelos unos -directos., as% llamados por &ue se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medici$n de tal coeficiente/ otros -indirectos., proporcionados, en forma secundaria, por pruebas y técnicas &ue primariamente persiguen otros fines# Estos métodos son los siguientes a0 Directos 1# +ermeámetro de carga constante# # +ermeámetro de carga variable# 2# +rueba directa de los suelos en el lugar# b0 3ndirectos 1# *álculo a partir de la curva granulométrica# # *álculo a partir de la prueba de consolidaci$n# 2# *álculo con la prueba 'ori4ontal de capilaridad#
Permeámetro de carga constante
5frece el método más simple para determinar el coeficiente de permeabilidad de ese suelo# 6na muestra de suelo# 6na muestra de suelo de área transversal 7 y longitud (, confinada en un tubo, se somete a una carga 'idráulica H# El agua fluye a través de la muestra, midiéndose la cantidad 8en cm90 &ue pasa en el tiempo t# 7plicando la ley de Darcy K=
V*L H * A* t
MATERIALES: • • • • •
+ermeámetro de carga constante Muestra de suelo *ronometro +robeta graduada :lex$metro
DESARROLLO: 1#; +reparaci$n de la muestra En todos los casos la muestra debe cal4ar perfectamente en la célula sin dejar cavidades en su per%metro# Si se desea obtener la permeabilidad vertical la muestra deberá prepararse considerando éste eje# Si se busca la permeabilidad 'ori4ontal o paralela al sentido de los estratos se tomará el eje 'ori4ontal como gu%a# Se debe pesar la muestra y determinar la 'umedad# Si se tratan de muestras re;compactadas, el suelo a la 'umedad re&uerida es compactada en el molde para llegar a la densidad buscada# En éste caso también se deberá < pesar y determinar 'umedad# Se colocará una piedra porosa en la base de la muestra y otra en contacto con su cara superior#
#; Saturación de la muestra: Haciendo vac%o saturar la muestra el tiempo &ue sea necesario 7plicar una succi$n baja 'asta verificar la saturaci$n y la ausencia total de burbujas de aire en la muestra# 2#; +ermitir el paso de agua, abriendo la llave correspondiente, verificando &ue no &uede aire entrampado en las conexiones con cada uno de los tubos# =#; >eali4aci$n del ensayo propiamente dic'o +ermitir el paso del agua a través de la muestra# *uando el caudal sea uniforme, iniciar la recolecci$n de agua 81??ml0 en el dep$sito graduado# *ronometrar el tiempo de ensayo# 8m%nimo tres veces0#
DATOS OBTENIDOS: (ongitud de la muestra 8(0 ! cm @olumen de agua 8@0 1"" ml Diferencia de nivel 8H0 #$%& cm Diámetro de la muestra 8mm0 "#!1, "#=, "#2# promedio "#==mm A "#= cm 2
Brea de la muestra
π
( 6.24 cm) 4
A '"%&(
cm
2
Ciempo del ensayo 8seg0 1=#!!, 1=#=", 1=#=?# promedio !%!$ seg
CALCULOS: V ∗ L
(Permeabilidad) K= H ∗ A∗t
Donde ) A coeficiente de permeabilidad 8
cm seg
0
@ A @ol# de agua recolectado a la salida 8 ( A longitud de la muestra 8cm0 H A diferencia de nivel 8cm0 7 A área transversal de la muestra 8 t A tiempo de ensayo 8seg0
cm
2
(100 )( 14 ) K = (67 . 5)( 30 . 58 )( 14 . 47 )
cm
3
0
0
A %'!)
−2 10
cm seg
CONCLUSIONES: *omo sabemos, la permeabilidad de los suelos var%a entre varios $rdenes de magnitud# 7s%, mientras &ue para una arena limpia, el coeficiente de permeabilidad, , puede variar entre 1?; y 1?;= cms, para una arcilla éste valor puede oscilar entre 1?;! y 1?; cms# −2
En nuestra prueba nuestro coeficiente de permeabilidad fue de 1#2=x 10 cmseg, &ue fue para una arena limpia y c$mo podemos darnos cuenta entra dentro del rango mencionado# 7s% &ue obtuvimos una permeabilidad correcta#
Bibliografía: Juárez Badillo, Eulalio. Mecánica de suelos l: Fundamentos de la mecánica de Suelos / Eulalio Juárez Badillo. M!"ico : #imusa, $%&'.
