permeabilidad

GEOLOGIA Y GEOTECNIA
2006

BIBLIOGRAFÍA

• Terzaghi y Peck: arts 11 y 23
PERMEABILIDAD DE SUELOS

• Apunte “Permeabilidad de suelos”

Ing. Silvia Angelone

PROPIEDADES DE LOS SUELOS
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Propiedades Indice
Clasificación e Identificación
Permeabilidad
Compresibilidad
Resistencia a la Rotura
Fluencia
Relación tenso-deformación

SUELO
Los suelos son sistemascompuestos
por tres fases:
• Sólida (partículas)
• Gaseosa (aire)
• Líquida (agua)
Los poros están comuniados entre sí
El agua fluye libremente
dentro de la masa de suelo

1

FLUJO LAMINAR O TURBULENTO
Flujo laminar: movimiento suave, uniforme, las
líneas de flujo no se juntan. Las pérdidas de energía
son proporcionales a la velocidad.
Suelos finos y algunas arenas
Flujoturbulento: movimiento caótico, irregular,
las líneas de flujo se cruzan. Las pérdidas de
energía son proporcionales a la v2

LEY DE DARCY
El flujo de agua a través de medios porosos saturado
está gobernado por la ley de Darcy (1856), quien
encontró que para velocidades suficientemente
pequeñas el gasto o caudal Q es:

Q=

∂V
= k ⋅i⋅A
∂t

Q = v⋅A

v = k ⋅i

Suelos gruesos, gravas

Si i< 5 , el flujo es laminar

GRADIENTE HIDRAÚLICO

CARGA HIDRAÚLICA
Pérdida de
carga ∆h

ha

ua
γw

b

ub
γw

Pérdida de
carga ∆h

ua
γw

ha

b

ub
γw

hb

Plano de
referencia

hb = z b +

za

ub v 2
+
γ w 2g

a

muestra

hb

zb
L

Carga hidraúlica total en b

za

Plano de
referencia

i=

∆h
L

a

muestra

zb
L

ip = γ w ⋅ i =γ w ⋅

∆h
L

2

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

k = γw ⋅

K
η

k: es el coeficiente de permeabilidad (cm/seg)
K: constante de permeabilidad del material
η: viscosidad del fluido circulante
γω: peso específico del fluido circulante.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL VALOR DEL
COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DEL SUELO

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

k = γw ⋅

K
η

v = k ⋅iPermeabilidad: la capacidad del suelo para
permitir que la atraviese el agua
k: es la velocidad del flujo producido por un
gradiente hidraúlico unitario

VARIAVIÓN DE k CON LA RELACIÓN
DE VACÍOS
k = 1.4 ⋅ e 2 ⋅ k 0.85

•
•
•
•
•
•

Relación de vacíos
Viscosidad (Temperatura) del agua
Estructura y estratificación
Agujeros y fisuras
Tamaño de partículas
Aire ocluído (Sr) y materialesextraños en
los vacíos (sales)

3

DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE
DE PERMEABILIDAD

VALORES DE k (cm/seg)
100

10

Drenaje
Tipo de suelo

1

10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8
Bueno

Grava
limpia

Pobre

Arenas limpias y
mezclas limpias de
arena y grava

10-9

Laboratorio:

Prácticamente impermeable

Arenas muy finas, limos
orgánicos
e
inorgánicos,mezclas de arena, limo y arcilla,
morenas glaciares, depósitos de
arcilla estratificada

• Permeámetro de carga constante

Suelos
“impermeables”, es decir,
arcillas homogéneas
situadas por debajo
de
la
zona
de
descom-posición

• Permeámetro de carga variable
In situ:

Suelos “impermeables”, modificados
por la vegetación o la descomposición.

Determinación
directa de k

Ensayodirecto del suelo “in situ” por ensayos de
bombeo. Se requiere mucha experiencia, pero
bien realizados son bastante exactos.

• Bombeo de acuífero libre

Permeámetro de carga hidráulica
constante. No se requiere mayor
experiencia.
Permeámetro de
carga hidráulica
decreciente.
No
se requiere mayor
experiencia y se
obtienen buenos
resulta-dos

Determinación
indirecta de k

•Bombeo de acuífero confinado

Permeámetro de carga hidráulica
decreciente.
Resultados dudosos. Se
requiere mucha experiencia.

Por cálculo, partiendo de la curva
granulométrica. Sólo aplicable en el
caso de arenas y gravas limpias sin
cohesión.

Permeámetro
de
carga
hidráulica decreciente.
Resultados de regular a
bueno. Se requiere mucha
experiencia.

Empíricos:
2
k = C ⋅ D10...