Permeabilidad de los Suelos.pdf

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Encontraras criterios para determinar la permeabilidad de los suelos, en suelos estratigraficos, los factores que influyen en la permeabilidad de los suelos como tambien ejercicios relacionados a lo ya mencionado.

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  • UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

    FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

    NDICE GENERAL

    1. INTRODUCCIN-------------------------------------------------------------------------------------------------1

    2. METODOLOGA--- ----------------------------------------------------------------------------------------------2

    2.1 RELACIN ENTRE POROSIDAD Y PERMEABILIDAD ------------------------------------------------3

    2.1.1 MEDICIN DE LA POROSIDAD---------------------------------------------------------------4

    2.1.1.1 Porometro de Aire-------------------------------------------------------------------------4

    2.1.1.2 Picnometro de Agua-----------------------------------------------------------------------7

    2.2 RELACIN ENTRE DENSIDAD Y PERMEABILIDAD--------------------------------------------------7

    2.2.1 MEDICIN DE LA DENSIDAD----------------------------------------------------------------12

    2.3 LA PRESIN A LA QUE ESTA SOMETIDO UN FLUIDO-------------------------------------------- 14

    2.3.1 MEDICIN DE LA PRESIN---------------------------------------------------------------------15

    2.4 CLASIFICACION DEL AGUA PRESENTE EN LOS SUELOS----------------------------------------- 17

    2.4.1 AGUA ADSORBIDA-------------------------------------------------------------------------------17

    2.4.2 AGUA CAPILAR------------------------------------------------------------------------------------17

    2.4.3 AGUA DE CONTACTO----------------------------------------------------------------------------18

    2.4.3 AGUA LIBRE, GRAVITACIONAL O FRETICA------------------------------------------------18

    2.5 FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO-------------------------------------------------------------------- 18

    2.6 MOVIMIENTO DEL FLUIDO EN EL SUELO---------------------------------------------------------- 19

    2.6.1 LEY DE DARCY-------------------------------------------------------------------------------------19

    2.6.2 GRADIENTE HIDRULICO-----------------------------------------------------------------------20

    2.6.3 DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD --------------------------22

    2.6.4 COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD--------------------------------------------------------24

    2.6.4.1 Valores del coeficiente de permeabilidad en distinto suelos--------------28

    2.6.5 COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD EN MASAS ESTRATIFICADAS-------------------33

    3 RESULTADOS ESPERADOS---------------------------------------------------------------------------------------37

    3.1 PROBLEMA N1-----------------------------------------------------------------------------------------------37

    3.2 PROBLEMA N2-----------------------------------------------------------------------------------------------39

    3.2 PROBLEMA N3-----------------------------------------------------------------------------------------------40

    3.2 PROBLEMA N4-----------------------------------------------------------------------------------------------41

    4 CONCLUSIONES----------------------------------------------------------------------------------------------------42

    5 BIBLIOGRAFA------------------------------------------------------------------------------------------------------43

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    1. INTRODUCCIN

    La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar

    su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a travs de l

    una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de

    fluido es despreciable. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de

    tres factores bsicos:

    La porosidad del material; la densidad del fluido considerado, afectada por su

    temperatura; la presin a que est sometido el fluido. Para ser permeable, un material

    debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacos o poros que le permitan

    absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido

    disponga de caminos para pasar a travs del material. En geologa la determinacin de la

    permeabilidad del suelo tiene una importante incidencia en los estudios hidrulicos

    portante del sustrato (por ejemplo previo a la construccin de edificios u obras civiles),

    para estudios de erosin y para mineraloga, entre otras aplicaciones. La permeabilidad

    del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos

    estructurales. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras

    que la arcilla o el basalto son prcticamente impermeables.

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    2. METODOLOGA

    La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo

    atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja

    pasar a travs de l una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado,

    e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

    La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores bsicos:

    la porosidad del material;

    la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura;

    la presin a que est sometido el fluido.

    Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios

    vacos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar

    interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a travs del material.

    Por otro lado, hay que hablar de una "permeabilidad intrnseca" (tambin llamada

    "coeficiente de permeabilidad"); como constante ligada a las caractersticas propias o

    internas del terreno y de una "permeabilidad real" o de Darcy, como funcin de la

    permeabilidad intrnseca ms las de las caractersticas del fluido.

    2.1 RELACIN ENTRE POROSIDAD Y PERMEABILIDAD

    La porosidad es la cantidad de espacios entre las partculas slidas se denomina

    porosidad del suelo. Determinar la porosidad del suelo a simple vista puede conducir a

    error. Un suelo con mucha arena es menos poroso que un suelo rico en arcillas, aunque

    en este ltimo los poros no puedan ser observados a simple vista. A pesar de ser muy

    pequeos los espacios libres entre las partculas de arcilla, son muchsimos ms, y eso

    hace la diferencia.

    Las dos caractersticas principales que debe poseer todo yacimiento son la porosidad y la

    permeabilidad. La permeabilidad no puede existir si no existe la porosidad, por lo tanto

    existe una relacin entre ambas propiedades, la cual no siempre es universal.

    Consideremos un medio poroso con una seccin perpendicular al flujo de rea A, una

    longitud L y n capilares rectos de radio r y longitud L, que atraviesan todo el medio poroso.

    El flujo a travs de estos capilares puede ser descrito por la ley de Poiseuille:

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    Ley de Poiseuille:

    La ley de Poiseuille (tambin conocida como ley de Hagen-Poiseuille) despus de los

    experimentos llevados a cabo en 1839 por Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen(1797-1884) es

    una ley que permite determinar el flujo laminar estacionario V de un lquido ,

    incompresible y uniformemente viscoso (tambin denominado, fluido newtoniano) a travs

    de un tubo cilndrico de seccin circular constante. Esta ecuacin fue derivada

    experimentalmente en 1838, formulada y publicada en 1840 y1846 por Jean Louis Marie

    Poiseuille (1797-1869). La ley queda formulada del siguiente modo:

    Ecuacin 1.

    Si se utiliza la ley de Darcy para describir el flujo a travs de estos capilares, se tiene:

    Ecuacin 2.

    El volumen poroso es igual a la suma del volumen de cada uno de los capilares y viene

    dado por la siguiente expresin:

    Ecuacin 3.

    La porosidad del sistema puede ser escrita segn la siguiente ecuacin:

    Ecuacin 4.

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    Igualando las ecuaciones 1 y 2 se tiene:

    Ecuacin 5

    Sustituyendo la ecuacin 4 en 5 y despejando el radio de los capilares se tiene:

    Ecuacin 6

    Segn la ecuacin 6, la permeabilidad y la porosidad estn relacionadas mediante el radio

    de los capilares del sistema (capilares uniformes).

    2.1.1 Medicin de la Porosidad:

    Pormetro de aire

    El pirmetro ms utilizado para la determinacin de la porosidad del suelo es el de

    mercurio (figura 1); la tcnica se basa en medir el volumen de aire que llena el espacio

    poroso de una muestra de suelo seco de volumen conocido (figura 2) utilizando una

    columna de mercurio conectada al cilindro donde se coloca la muestra inalterada.

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    Figura 2.1 Pormetro de mercurio y esquema de funcionamiento (Eijkelkamp)

    Fuente: https://riunet.upv.es

    Figura 2.2 Anillo estndar para muestras inalteradas

    Fuente: https://riunet.upv.es

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