Relación de porosidad y relación de vacio.

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Relación de porosidad y relación de vacio.
Relación de porosidad.

Las dos características principales que debe poseer todo yacimiento son la porosidad y la permeabilidad. La permeabilidad no puede existir si no existe la porosidad, por lo tanto existe una relación entre ambas propiedades, la cual no siempre es universal.
Consideremos un medio poroso con una sección perpendicular al flujo deárea A, una longitud L y n capilares rectos de radio r y longitud L, que atraviesan todo el medio poroso.
El flujo a través de estos capilares puede ser descrito por la ley de Poiseuille:
Ec. 2.50
Si se utiliza la ley de Darcy para describir el flujo a través de estos capilares, se tiene:
Ec. 2.51
El volumen poroso es igual a la suma del volumen de cada uno de los capilares y viene dadopor la siguiente expresión:
Ec. 2.52
La porosidad del sistema puede ser escrita según la siguiente ecuación:
Ec. 2.53
Igualando las ecuaciones 2.50 y 2.51 se tiene:
Ec. 2.54
Sustituyendo la ecuación 2.53 en 2.54 y despejando el radio de los capilares se tiene:
Ec. 2.55
Según la ecuación 2.55, la permeabilidad y la porosidad están relacionadas mediante el radio de los capilaresdel sistema (capilares uniformes).

Relación de vacios.
Relación de vacío. Según ha quedado establecido, existe el hecho, revelado por un experimento de que en deformación bajo esfuerzo cortante, las arenas sueltas disminuyen su volumen y por lo tanto, su relación de vacíos, en tanto que en las arenas compactadas ambos aumentan. Teóricamente, la arena que lo tuviese no variaría su volumen aldeformarse bajo esfuerzo cortante. Este valor ha sudo llamado por A. Casagrande relación de vacíos critica. La obtención de este valor crítico ha de basarse en pruebas de laboratorio. Desde luego la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante no es adecuada, por no ser uniforme el estado de esfuerzo que se produce en toda la masa de suelo; por ello, es preciso recurrir a pruebas de compresióntriaxial.

Los resultados obtenidos por diferentes investigadores indican que la relación de vacíos crítica no es un valor constante de cada tipo de arena, sino que depende de varios factores, de los cuales son los principales el estado de esfuerzo a que se sujete la muestra durante la prueba y el método empleado para llegar a dicho estado de esfuerzos, por lo que pueden obtenerse valoresdiferentes para la relación de vacíos buscada. La importancia de la relación de vacíos crítica aparece cuando se considera la resistencia al esfuerzo cortante de las arenas finas saturadas, sometidas a deformaciones tangenciales rápidas.

Si la arena es suelta al deformarse tiende a compactarse. Lo que aumenta la presión neutral en el agua, si esta no se drena con la suficiente rapidez. Este aumentoen presión neutral rebaja la presión efectiva y la resistencia al esfuerzo cortante. En principio pareciera no haber límite al crecimiento del término Un, hasta que la diferencia llegue a anularse, reduciendo a cero la resistencia al esfuerzo cortante (licuación).

El fenómeno de licuación de arenas que se presenta tanto en el campo como en el laboratorio, causando una disminución rápida de laresistencia al esfuerzo cortante hasta valores nulos o prácticamente nulos, por un aumento igualmente rápido de la presión neutral, ocurre cuando el suelo queda sujeto a una solicitación brusca de tipo dinámico. Lo que ahora sucede es que la estructura granular del material sufre un derrumbe instantáneo que afecta masas grandes del suelo, por lo que el agua se ve obligada a tomar bruscamentepresiones adicionales muy por encima de la hidrostática, que reduce la presión efectiva a cero. El conjunto se comporta realmente como una suspensión densa y este comportamiento da nombre al fenómeno.
Bibliografía: ROGERS, J.W. & ADAMS, A.S. (1969): Fundamentos de la geología. 446 páginas, Ediciones Omega (Barcelona).

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES...
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