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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS
GEOTECNIA II (ENG 1062)
Docente: João Guilherme Rassi Almeida
Goiânia 2013/2
ÁGUA NO SOLO(FLUXOS UNI E BIDIMENSIONAIS)
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ÁGUA NOS SOLOS
Estudar a migração da água no solo e as tensões provocadas por ela
Problemática relacionada à água nos solos: Erosão Interna (piping) Recalques (↓e) Estabilidade de Taludes
Partículas granulares (↓ influência na resistência)
Partículas de Argila (↑ influência na resistência)
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PERMEABILIDADE DOS SOLOS Lei de Darcy
Q = vazão (m³/s)K = coeficiente de permeabilidade (m/s)h = carga hidráulica que dissipa na percolação (m)L = distância a percorrer (m)A = área (m²)
Gradiente Hidráulico (i) = h / LPerda de carga por espaço percorrido
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PERMEABILIDADE DOS SOLOS
Fatores de influência Tamanho, arranjo e forma dos grãos Estado do solo (e) Grau de saturação
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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE
Permeâmetro de carga constante
(i) = h / L
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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Permeâmetro de carga variável
p/ coef. de permeabilidade muito baixos
(1)
(2)
a = área da buretaa x dh = volume escoado no Dt
(1) = (2)
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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE
h = 28 cmz = 24 cmL = 50 cmA = 530 cm²Ynat_areia = 18 kN/m³V_saída = 100cm³Dt = 18sk = ?
Exercício – Permeâmetro de carga cte
(i) = h / L
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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE
h1 = 65 cmDt = 30 sh2 = 35 cm
L = 20 cmA = 77 cm²a_bureta = 1,2 cm²
Exercício – Permeâmetro de carga variável
a) k = ?
b) Estime k pela lei de Darcy (adote carga média)
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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE
Coeficientes Empíricos
Método de Hazen: f (diâmetro e forma dos grãos)Solos arenosos e uniformes
D_efet = D10 = diâmetro na curva granulométrica, correspondente à porcentagem que passa igual a 10%
• k (cm/s)• D_efet (cm)
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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Exercício – Método de Hazen
a) k = ?
• k (cm/s)• D_efet (cm)
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TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Fluxo Ascendente
Total Neutra
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TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Fluxo Descendente
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TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Gradiente Crítico (areia movediça)
Ysub = Ynat - Yw
EscavaçãoBarragem
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FLUXO UNIDIMENSIONALDIREÇÃO DO FLUXO LINEAR (EX.: PERMEÂMETRO)
FLUXO TRIDIMENSIONAL
DIREÇÃO DO FLUXO DIFUSA (EX.: INFILTRAÇÃO EM POÇO)
FLUXO BIDIMENSIONALDIREÇÃO DO FLUXO EM PLANOS PARALELOS (EX.: PERCOLAÇÃO ATRAVÉS DA FUNDAÇÃO
DE UMA BARRAGEM
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REDES DE FLUXO
Linhas de Fluxo – caminho retilíneo
Canais de Fluxo – faixas entre as linhas de fluxo (vazão)
Linhas Equipotenciais – linhas com cargas hidráulicas iguais
1 cm
8 cm (largura)
Canais de Fluxo (NF)?Faixas de Perda Equipotencial (ND)?
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REDES DE FLUXO - UNIDIMENSIONAL
1 cm
8 cm (largura)
l = distancia entre as equipotenciais
Dado: k = 0,05 cm/s
Vazão pela Lei de Darcy?
Dissipação de carga por atrito com o solo
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k (solo) = constante V ≠s i(AC) > i(BD) Varia de ponto para ponto
NFs = vazões iguais** A(interna) < A(externa) NDs (cada um) = h / l NFs x NDs (quadrados)
Linhas equipotenciais são perpendiculares as de Fluxos
REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL
Gradiente Hidráulico (i) = h / LPerda de carga por espaço percorrido
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REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL
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REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL
NF = ?? ND = ?? k = 10^(-
4) Q = ????
Dh = ?? i = ?? (para cada ponto)
i(a) > ou < i(b)??? i_critico = ocorre em qual ponto???
E
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Cargas e Pressões
hp = H - ha
Carga Total (H) - altura que a água subiria num tubo (Solo: considere as perdas equipotenciais)
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REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL
Cargas e PressõesCarga Altimétrica (ha) dos pontos? (cota do ponto
– Datum)Carga Total (H) dos pontos? (altura que a água
subiria num tubo – considerando as perdas equipotenciais)
Carga Piezométrica (hP) dos pontos? (hP = hT – hA)
hp é expressa em unidades de pressão:
u = hp x Yw
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