Ensayo permeametro de cabeza constante y variable

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MARCO TEORICO

ENSAYO PERMEÁMETRO DE CABEZA CONSTANTE Y VARIABLE

La permeabilidad de un suelo puede medirse en el laboratorio o en el terreno; las determinaciones de laboratorio son mucho más fáciles de hacer que las de in situ. Debido a que la permeabilidad depende mucho de la estructura del suelo (tanto microestructura como la macroestructura) y debido a la dificultad de obtener muestrasde suelo representativas, suelen ser necesarias las determinaciones in situ de la permeabilidad media. Sin embargo, las pruebas de laboratorio permiten estudiar la relación entre la permeabilidad.
Entre los métodos más utilizados en el laboratorio para la determinación de la permeabilidad están:
El permeámetro de carga variable.
El permeámetro de carga constante.
Como es necesaria lapermeabilidad relativamente grande para obtener una buena precisión en la prueba de carga variable, este se limita a suelos permeables. Además, el grado de saturación de un suelo no saturado varia durante la prueba por lo que esta solo debe utilizarse en suelos saturados. La prueba de permeabilidad con carga constante se utiliza ampliamente con todos los tipos de suelos.
Se calcula el coeficiente depermeabilidad, k, así:

K =
Dónde:
k = coeficiente de permeabilidad,
Q = gasto, es decir cantidad de agua descargada.
L = distancia entre manómetros.
A = á rea de la sección transversal del espécimen.
t = tiempo total de desagüe.
h = diferencia de cabeza (altura) sobre los manómetros.

Calculo de coeficiente de permeabilidad método cabeza variable.

K=( )( )
Donde
A = área de lasección transversal de la tubería de entrada.
A= área de la muestra de suelo.
h1= cabeza hidráulica a través de la muestra al comienzo del ensayo.
h2= cabeza hidráulica a través de la muestra al final del ensayo.
L=longitud de la muestra.
t= tiempo transcurrido durante el experimento.

Coeficientes de permeabilidad de algunos suelos naturales
Tipo de suelo Coeficiente de permeabilidad(m/s)Arcilla
Acilla arenosa
Limo
Turba
Arena fina
Arena gruesa
Arena gravosa
Grava 10-2
Tomada del libro mecánica de suelos de Berry. Tabla 3.1

Ni el ensayo de cabeza constante niel de cabeza variable permite obtener valores del coeficiente de permeabilidad de un suelo confiables. Existen muchas razones para esto, las principales son:
El suelo que se utiliza en el aparto de permeabilidadnunca es igual a al suelo que se tiene en el terreno (siempre esta lago alterado).
La orientación in situ de los estratos con respecto al flujo horizontal y el flujo vertical puede ser entre 3 y 4 veces mayor, en la generalidad de los casos. En el laboratorio, aun si se dúplica adecuadamente la relación de vacíos para la arena, la relación kh/kv se perderá probablemente. Los rellenosarcillosos generalmente poseen fisuración horizontal debido a la forma de su colocación y compactación en capas de 15 a 30 cm de altura. Esto produce khkv , de nuevo una situación que difícilmente se puede reproducir en el laboratorio.
Las condiciones de frontera son diferentes en al laboratorio. Las paredes lisas del molde de permeabilidad mejoran los caminos de flujo con respecto a los caminosnaturales en el terreno. Si el suelo tiene estratificación vertical, el flujo en los diferentes estratos será diferente, y esta condición de frontera es casi imposible de reproducir en la laboratorio.
La cabeza hidráulica h puede ser diferente (mayor) en el laboratorio, lo cual causa el lavado del material fino hacia las fronteras con una posible reducción el valor k. Los gradientes hidráulicosobtenidos en el terreno (i=h/L) varían entre 0.5 y 1.5, mientras que en laboratorio suelen ser de 5 o más. Existe evidencia obtenida en diferentes investigaciones que hace pensar que v=ki no es una relación lineal para todos los valores de i, especialmente para los valores grandes (MITCHELL Y YOUNGER (1967)).
Por otra parte existe también evidencia de que en suelos finos (arcillas), puede existir un...
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