Mecânica Dos Solos II - Hidráulica Dos Solos

8/19/2019 Mecânica Dos Solos II - Hidráulica Dos Solos

1/33

Mecânica dos Solos IIHidráulica dos Solos

IF Sertão – PE

Prof. Luiz Santiago Souza do Nascimento

de Lacerda


2/33

IntroduãoNa construão ci!il " necessário controlar o

mo!imento de água atra!"s do solo# ee!identemente# $ro$orcionar uma$roteão contra os efeitos noci!os deste

mo!imento.% água $ode ser considerada

incom$ress&!el e se nen'uma resist(nciaao cisal'amento# o )ue l'e $ermite# so* a

aão de altas $ress+es# $enetrar emmicro,ssuras e $oros# e e-ercer $ress+esele!adas )ue le!am enormes macios aocola$so.


3/33

corr(ncia de águasu*terrânea interior da /erra " com$osto de

diferentes roc'as# funcionacomo um vasto reservatório

subterrâneo para aacumulação e circulação daságuas que nele se inltram.


4/33

corr(ncia de águasu*terrânea%s roc'as )ue formam o su*solo da /erra#

raras !ezes# são totalmente s0lidas emacias. Elas cont(m numerosos !azios1$oros e fraturas2 denominados tam*"m de

interst&cios# )ue !ariam dentro de uma largafai-a de dimens+es e formas# dando origemaos a)u&feros. %$esar desses interst&cios$oderem atingir dimens+es de uma ca!erna

em algumas roc'as# de!e3se notar )ue amaioria tem dimens+es muito $e)uenas.São geralmente# interligados# $ermitindo odeslocamento das águas in,ltradas.


5/33

corr(ncia de águasu*terrânea% água su*terrânea " originada

$redominantemente da in,ltraão daságuas das c'u!as# sendo este $rocessode in,ltraão de grande im$ortância narecarga da água no su*solo. % recargade$ende do ti$o de roc'a# co*ertura!egetal# to$ogra,a# $reci$itaão e da

ocu$aão do solo. % utilizaão destaágua " feita atra!"s de $oos caseirose $rofundos# conforme a $rofundidadealcanada.


6/33


7/33

Pro*lemas relati!os 4s águassu*terrâneasSão encontrados em um grande n5mero de o*ras

de Engen'aria. % aão e a in6u(ncia dessaságuas t(m causado numerosos im$re!istos eacidentes# sendo os casos mais comuns!eri,cados em cortes de estradas# esca!a+es de!alas e canais# funda+es $ara *arragens#$ontes# edif&cios# etc. %s o*ras )ue necessitamde esca!a+es a*ai-o do lenol freático# como$or e-em$lo# a construão de edif&cios#

*arragens# t5neis# etc7 $ode ser e-ecutado umti$o de drenagem ou re*ai-amento do lenolfreático. % água e-istente no su*solo $ode sereliminada $or !ários os m"todos.


8/33

Fen8menos ca$ilares% $osião do lenol freático no su*solo

não "# entretanto# está!el# mas *astante!ariá!el. Isso re$resenta dizer )ue# emdeterminada região# a $rofundidade do

lenol freático !aria segundo as esta+esdo ano. Essa !ariaão de$ende do climada região# e dessa maneira# nos $er&odosde estiagem# a $osião do lenol freático

sofre normalmente um a*ai-amento# aocontrário do $er&odo das c'eias# )uandoessa $osião se ele!a.


9/33

Fen8menos ca$ilares% ocorr(ncia de leitos

im$ermeá!eis 1argila# $ore-em$lo2 ocasiona

a$rimoramento localizado decertas $or+es de água#formando um lenol freático ou

n&!el d9água sus$enso# )ue nãocorres$onde ao n&!el d9água$rinci$al.


10/33

Fen8menos ca$ilaresEm conse):(ncia da in,ltraão# a água

$reci$itada so*re a su$erf&cie da terra $enetrano su*solo e atra!"s da aão da gra!idadesofre um mo!imento descendente at" atingir

uma zona onde os !azios# $oros e fraturas seencontram totalmente $reenc'idos d9água.Esta zona " c'amada zona saturada oufreática. Essa zona " se$arada $or uma lin'acon'ecida como n&!el freático ou lenol

freático# a*ai-o da )ual estará o solo nacondião de su*mersão 1se em condião deágua li!re2# e acima estará o solo saturado at"uma determinada altura.


11/33

Fen8menos ca$ilaresNos solos# $or ca$ilaridade# a

água se ele!a $or entre osinterst&cios de $e)uenas

dimens+es dei-ados $elas$art&culas s0lidas# al"m do n&!eldo lenol freático. % altura

alcanada de$ende da naturezado solo.


12/33


13/33

Flu-o d9água nos solos estudo de 6u-o de água nos solos "

de !ital im$ortância $ara oengen'eiro# $ois a água ao se mo!erno interior de um macio de soloe-erce em suas $art&culas s0lidasforas )ue in6uenciam o estado detensão do macio. s !alores de

$ressão neutra e como isso os !aloresde tensão efeti!a em cada $onto domacio são alterados em decorr(nciade altera+es de regime de 6u-o.


14/33

Flu-o d9água nos solos;e uma forma geral# os conceitos de 6u-o

de água nos solos são a$licados nosseguintes $ro*lemas<◦ Estimati!a da !azão de água 1$erda de água do

reser!at0rio da *arragem2# atra!"s da zona de6u-o7◦ Instalaão de $oos de *om*eamento e

re*ai-amento do lenol freático7◦ Pro*lemas de cola$so e e-$ansão em solos não

saturados7◦ ;imensionamento de sistemas de drenagem7◦ ;imensionamento de =liners> em sistemas de

contenão de re?eitos7


15/33

Flu-o d9água nos solos;e uma forma geral# os conceitos de 6u-o

de água nos solos são a$licados nosseguintes $ro*lemas<◦ Pre!isão de recal)ues diferidos no tem$o

1adensamento de solos moles – *ai-a$ermea*ilidade27

◦ %nálise da in6u(ncia do 6u-o de água so*re aesta*ilidade geral da massa de solo1esta*ilidade de taludes27

◦ %nálise da $ossi*ilidade da água de in,ltraão$roduzir erosão# arraste de material s0lido nointerior do macio# =$i$ing># etc.


16/33

@onser!aão de energia1Aernoulli2% água ocu$a a maior $arte ou a totalidade dos

!azios do solo e )uando su*metidas adiferenas de $otenciais# ela se desloca no seuinterior. % água $ode atuar so*re elementos de

contenão# o*ras de terra# estruturas'idráulicas e $a!imentos# gerando condi+esdesfa!orá!eis 4 segurana e 4 $erformancedestes elementos.

conceito de energia total de um 6uido#

formulado $or Aernoulli. % $ro$osta deAernoulli $ara re$resentar a energia total oucarga total em um $onto do 6uido# e-$ressaem termos de energiaB$eso.


17/33

@onser!aão de energia1Aernoulli2Para )ue 'a?a 6u-o de água entre

dois $ontos " necessário )ue aenergia total em cada $onto se?a

diferente. % água 6uirá sem$rede um $onto de maior energia$ara o $onto de menor energia

total.


18/33

Lei de ;arcCPermeabilidade: " a $ro$riedade )ue o

solo a$resenta de $ermitir o escoamentoda água atra!"s dele# sendo o grau de$ermea*ilidade e-$resso numericamente

$elo =coe,ciente de $ermea*ilidade>.Importância: estudo da $ercolaão de

água no solo# ou se?a# a $ermea*ilidade# "im$ortante $or)ue inter!(m num grande

n5mero de $ro*lemas $ráticos# tais comodrenagem# re*ai-amento do n&!el d9água#cálculo de !az+es# análise de recal)ues#estudo de esta*ilidade# etc.


19/33

Lei de ;arcC% determinaão do coe,ciente de $ermea*ilidade

" feita tendo em !ista a lei e-$erimental de ;arcC1$ro$osta em DG $or esse engen'eiro franc(s2.;arcC realizou um e-$erimento com um arran?osimilar ao mostrado na ,gura a*ai-o $ara estudar

as $ro$riedades do 6u-o de água atra!"s de umacamada de ,ltro de areia<


20/33

Lei de ;arcCEste e-$erimento deu origem a uma lei )ue

correlaciona a ta-a de $erda de energia daágua 1gradiente 'idráulico2 no solo com a sua!elocidade de escoamento 1Lei de ;arcC2.

% lei de ;arcC " !álida $ara um escoamento=laminar># tal como " $oss&!el e de!e serconsiderado o escoamento na maioria dossolos naturais.

m escoamento se de,ne como laminar)uando as tra?et0rias das $art&culas d9águanão se cortam7 em caso contrário# denomina3se tur*ulento.


21/33

@oe,ciente de$ermea*ilidade !alor de " comumente

e-$resso como um $roduto deum n5mero $or uma $ot(ncia

negati!a de DJ.E-em$lo< K D# - DJ3 cmBseg#

!alor este# aliás# caracter&stico de

solos considerados comoim$ermeá!eis $ara todos os$ro*lemas $ráticos.


22/33

@oe,ciente de$ermea*ilidade%*ai-o " a$resentada# segundo %. @asagrande e .

E. Fadum# os inter!alos de !ariaão de $ara osdiferentes ti$os de solos e sua ta*ela# segundo@asagrande.


23/33

*ser!aão

s solos ,nos# em*ora $ossuam&ndices de !azios geralmentesu$eriores 4)ueles alcanados

$elos solos grossos# a$resentam!alores de coe,cientes de$ermea*ilidade *astante

inferiores a estes.


24/33

Fatores )ue in6uem na$ermea*ilidade% $ermea*ilidade " uma das $ro$riedades

do solo com maior fai-a de !ariaão de!alores e " funão de di!ersos fatores#dentre os )uais $odemos citar o &ndice de

!azios# tem$eratura# estrutura do solo#grau de saturaão e estrati,caão doterreno.

a2 Ondice de !azios

*2 /em$eraturac2 Estrutura do solod2 rau de saturaãoe2 Estrati,caão do terreno


25/33

;eterminaão do coe,ciente de$ermea*ilidade% determinaão de $ode ser feita<

$or meio de f0rmulas )ue o relacionamcom a granulometria 1$or e-em$lo# af0rmula de Hazen2# no la*orat0rioutilizando3se os =$ermeâmetros> 1den&!el constante ou de n&!el !ariá!el2 ein loco $elo c'amado =ensaio de

*om*eamento> ou $elo ensaio de=tu*o a*erto>7 $ara as argilas# a$ermea*ilidade se determina a $artirdo =ensaio de adensamento>.


26/33

Permeâmetro de n&!elconstanteQ utilizado $ara medir a

$ermea*ilidade dos solosgranulares 1solos com razoá!el

)uantidade de areia eBou$edregul'o2# os )uaisa$resentam !alores de

$ermea*ilidade ele!ados.


27/33


28/33

Permeâmetro de n&!el!ariá!el $ermeâmetro de n&!el !ariá!el

" considerado mais !anta?oso)ue o anterior# sendo

$referencialmente usado $arasolos ,nos# nos )uais o !olumed9água )ue $ercola atra!"s da

amostra " $e)ueno. Ruando ocoe,ciente de $ermea*ilidade "muito *ai-o# a determinaão $elo$ermeâmetro de carga constante" $ouco $recisa.


29/33


30/33


31/33

%densamento


32/33

ecal)ue $oradensamento


33/33

ecal)ue $oradensamento

Documents

Mecânica Dos Solos II - Hidráulica Dos Solos