Pontifícia Universidade Católica de Goiás Geotecnia II ( Eng 1062)

1. Água no Solo (Fluxos Uni e Bidimensionais) Pontifícia Universidade Católica de Goiás Geotecnia II (Eng 1062) Docente: João Guilherme Rassi Almeida Goiânia 2013/2

2. 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)

3. 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 / L Perda de carga por espaço percorrido

4. Permeabilidade dos Solos • Fatores de influência • Tamanho, arranjo e forma dos grãos • Estado do solo (e) • Grau de saturação

5. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade • Permeâmetro de carga constante (i) = h / L

6. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade • Permeâmetro de carga variável p/ coef. de permeabilidade muito baixos (1) (2) a = área da bureta a x dh = volume escoado no Dt (1) = (2)

7. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade • Exercício – Permeâmetro de carga cte h = 28 cm z = 24 cm L = 50 cm A = 530 cm² Ynat_areia = 18 kN/m³ V_saída = 100cm³ Dt = 18s k = ? (i) = h / L

8. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade • Exercício – Permeâmetro de carga variável h1 = 65 cm Dt = 30 s h2 = 35 cm L = 20 cm A = 77 cm² a_bureta = 1,2 cm² a) k = ? b) Estime k pela lei de Darcy (adote carga média)

9. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade • Coeficientes Empíricos Método de Hazen: • f (diâmetro e forma dos grãos) • Solos arenosos e uniformes • k (cm/s) • D_efet (cm) D_efet = D10 = diâmetro na curva granulométrica, correspondente à porcentagem que passa igual a 10%

10. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade • Exercício – Método de Hazen a) k = ? • k (cm/s) • D_efet (cm)

11. Tensões no solo Submetido a Percolação • Fluxo Ascendente Total Neutra

12. Tensões no solo Submetido a Percolação • Fluxo Descendente

13. Tensões no solo Submetido a Percolação • Gradiente Crítico (areia movediça) Ysub = Ynat - Yw Barragem Escavação

14. 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

15. 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 8 cm (largura) 1 cm Canais de Fluxo (NF)? Faixas de Perda Equipotencial (ND)?

16. Redes de Fluxo - Unidimensional Dissipação de carga por atrito com o solo 8 cm (largura) 1 cm l = distancia entre as equipotenciais Vazão pela Lei de Darcy? Dado: k = 0,05 cm/s

17. Redes de Fluxo - Bidimensional Gradiente Hidráulico (i) = h / L Perda de carga por espaço percorrido • 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 • NFsx NDs (quadrados) • Linhasequipotenciaissãoperpendiculares as de Fluxos

18. Redes de Fluxo - Bidimensional

19. Redes de Fluxo - Bidimensional • NF = ?? • ND= ?? • k = 10^(-4) m/s • Q = ???? E • Dh = ?? • i = ?? (para cada ponto) • i(a) > ou < i(b)??? • i_critico = ocorreemqualponto??? • Y = 18 kN/m3

20. Cargas e Pressões • Carga Total (H) - alturaque a águasubirianumtubo(Solo: considereas perdasequipotenciais) hp = H - ha

21. Redes de Fluxo - Bidimensional E • Cargas e Pressões • CargaAltimétrica (ha) dos pontos? (cota do ponto – Datum) • Carga Total (H) dos pontos? (alturaque a águasubirianumtubo – considerando as perdasequipotenciais) • CargaPiezométrica (hP) dos pontos? (hP = hT – hA) hp é expressaemunidades de pressão: u = hp x Yw