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CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL. CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL. MECÂNICA DOS SOLOS E DAS ROCHAS Aula 07 Percolação de Água. GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS Aula 05 PERMEABILIDADE. PERMEABILIDADE.

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Presentation Transcript

  1. CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MECÂNICA DOS SOLOS E DAS ROCHAS Aula 07 Percolação de Água GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS Aula 05 PERMEABILIDADE

  2. PERMEABILIDADE Capacidade que tem o solo de permitir o escoamento de água através de seus vazios, sendo a grandeza da permeabilidade expressa pelo coeficiente de permeabilidade do solo, k. X PERCOLAÇÃO Envolve o movimento da água através do solo.

  3. Introdução • Todos os solos são permeáveis. • A água é livre para circular entre as partículas, através dos poros interconectados. • A água flui dos pontos de maior carga para os de menor carga, respeitando as condições de contorno.

  4. Importância do estudo do movimento da água no solo • Estimativa do fluxo de água subterrânea sob as mais variadas condições hidráulicas, para a investigação de problemas envolvendo: • drenagem em construções subterrâneas • análise de estabilidade de barragens de terra • estruturas de contenção de valas sujeitas a forças de percolação

  5. Equação de Bernouille • A carga total é dada por: h = carga total u = pressão v= velocidade da água g = aceleração da gravidade w= peso específico da água

  6. CARGAS NA ÁGUA O fluxo de água é a resposta de mudanças de energia (ou energia potencial total) entre dois pontos. A energia num ponto pode ser definida pela Equação de Bernoulli. Considerando um fluido não viscoso e incompressível.

  7. Equação de Bernouille Onde: Dh é a carga perdida (energia / peso unitário) sobre a distância L. Se a carga cinética é desprezível a equação anterior será: Fluxo Referência OBS. É necessário conhecer a carga total “h” para a análise de percolação, onde h = u/gw + z. É necessário conhecer a pressão “u” para a análise de estabilidade de taludes, onde a poro pressão altera a tensão efetiva do solo.

  8. Carga em um ponto: Equação de Bernouille Fluxo Referência

  9. Perda de carga entre dois pontos: Equação de Bernouille Fluxo Referência

  10. Gradiente hidráulico: Equação de Bernouille Fluxo Referência

  11. FLUXO UNIDIMENSIONAL ÁGUA SUBTERRÂNEA: é definida como a água abaixo do lençol freático (N.A.); PERCOLAÇÃO: envolve o movimento da água através do solo, O fluxo de água através do solo é laminar para os tipos de solo considerados (areia, silte e argila). Quando os vazios são grandes (pedregulho) fluxo turbulento pode ocorrer. Quando o fluxo é turbulento ele deve ser interrompido ao invés de ser calculado.

  12. FLUXO UNIDIMENSIONAL TIPOS DE PERCOLAÇÃO: Vários tipos de fluxos são definidos a seguir: 1 - Fluxo Estacionário: As variáveis do problema (carga hidráulica) não mudam com o tempo. 2 - Fluxo não Estacionário ou Transiente: As variáveis do problema mudam com o tempo, devido a mudanças das condições de contorno com o tempo.

  13. FLUXO UNIDIMENSIONAL:

  14. Em 1856 DARCY publicou sua lei que diz: “A velocidade de fluxo da água através de meios porosos é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico, i”: Lei de Darcy Onde: - distância / tempo - distância / tempo - adimensional.

  15. Lei de Darcy Área de solo = A Fluxo, q Área de vazios = Av Área de sólidos = As

  16. Lei de Darcy q = vA = Avv’ onde: v’ = velocidade de percolação Av = área de vazios na seção transversal do elemento A = Av + As q = v (Av + As ) = Avv’

  17. Lei de Darcy onde: Vv = volume de vazios no elemento Vs = volume de sólidos no elemento onde: e = índice de vazios n = porosidade

  18. 10-8 10-5 10-2 argilas siltes areias pedregulhos Finos Grossos Valores de permeabilidade(cm/s) Para solos granulares, k = f(e ou D10)

  19. Ensaios de permeabilidadeCarga constante Q = Avt = A(ki)t onde Q = volume de água coletado A = área da seção transversal do elemento de solo t = duração da coleta de água Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa Bureta graduada

  20. Ensaios de permeabilidadeCarga constante Q = Avt = A(ki)t Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa Bureta graduada

  21. Ensaios de permeabilidadeCarga variável Onde: q = vazão a = área da seção transversal da bureta Tubo Graduado Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa

  22. Ensaios de permeabilidadeCarga variável Integrando: Tubo Graduado Pedra porosa Corpo de prova Pedra porosa

  23. Permeabilidade equivalente em solos estratificados q = v.1.H = v1.1.H1 + v2.1.H2 + …+ vn1.Hn onde: v = velocidade de descarga média vn = velocidade de descarga nanésimacamada Direção do Fluxo

  24. Permeabilidade equivalente em solos estratificados v = kH, eq ieq v1 = kH1 i1 v2 = kH2 i2 … vn = kHn in ieq = i1 = i2 = …= in

  25. Permeabilidade equivalente em solos estratificados v = v1 = v2 = … = vn eh = h1 + h2 + …+ hn Direção do Fluxo

  26. Direção do Fluxo Permeabilidade equivalente em solos estratificados v = v1 = v2 = … = vn h = h1 + h2 + …+ hn h = H1i1 + H2i2 + …+ Hnin

  27. Direção do Fluxo Permeabilidade equivalente em solos estratificados h = H1i1 + H2i2 + …+ Hnin

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