Permeabilidad

PRACTICA DE LABORATORIO 5: MEDIDA DE LA PERMEABILIDAD
1. OBJETIVO
La Práctica 5 va a centrarse en la determinación de la permeabilidad de un suelo
arenoso típico (arena de la playa de Castelldefels). Sin embargo también se
comprobará la existencia del fenómeno de licuefacción de la arena para un gradiente
hidráulico determinado.
2. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. RESULTADOS
Las etapas dela práctica son las siguientes:
1. Preparación de la probeta. Determinación de su densidad y porosidad.
2. Medida de la permeabilidad mediante el método del permeámetro de carga variable.
3. Medida de la permeabilidad mediante el método del permeámetro de carga
constante, (empleando varios gradientes).
4. Determinación del gradiente hidráulico crítico.
Los resultados y discusiones quedeberán incluirse en el informe de la práctica, serán
como mínimo los siguientes:
Valor de la densidad y de la porosidad. Comparación con los valores típicos en una
arena.
Valor de la permeabilidad obtenido con los diferentes métodos y gradientes. Discusión
de los valores encontrados.
Valor del gradiente hidráulico crítico medido. Comparación con el valor esperado a partir
de ladensidad de la arena.
3. METODOLOGIA A SEGUIR EN EL ENSAYO
En los apartados siguientes se acompaña información relativa a la forma de ejecutar los
diversos ensayos.
3.1 Material a ensayar
El material a ensayar es arena limpia mal graduada de la playa de Castelldefels. La
Figura 1 muestra la curva granulométrica de esta arena. La densidad de las partículas
de arena es de 2.7 Mg/m
3.2Equipo
El equipo a utilizar se muestra en el esquema de la Figura 2. Consta de los siguientes
elementos:

• Recipiente para colocar la arena.
• Bureta para el ensayo de carga variable.
• Depósito con vertedero para el ensayo de carga constante.
• Columnas de cristal graduado para medida del nivel piezométrico.
• Disco metálico para comprobar la existencia de sifonamiento.
•Recipiente graduado (probeta) para medir el volumen de agua infiltrado.
• Cronómetro.
3.2 Exposición general
3.2.1 Determinación de la permeabilidad de una arena a partir de su granulometría
Para una arena uniforme se puede emplear la fórmula de Hazen, K=100 D10, donde si se expresa D10 en cm se obtiene la permeabilidad en cm/s.
3.2.2 Determinación de la permeabilidad en laboratorioExisten dos métodos típicos para la medida de la permeabilidad en el laboratorio según
se utilice un gradiente constante o variable. En ambos casos esta medida se basa en la
ley de Darcy:

Q = AK∇h
(1)
donde Q es el caudal infiltrado, A la sección de suelo atravesada por el agua, K la
permeabilidad y ∇h el gradiente de alturapiezométrica.
A partir de la ecuación (1) es inmediato evaluar el valor de la permeabilidad en el caso
de que se fije el valor del gradiente y se mida el caudal de agua que circula a través de
suelo (ensayo de gradiente constante).
El método de carga constante tiene la limitación de ser lento y poco preciso en el caso
de suelos poco permeables donde los caudales a medir son pequeños.Para
permeabilidades menores de 10
-6
m/s es conveniente utilizar el método de carga
variable.
En el ensayo de carga variable se hace circular a través del suelo el agua contenida en
un tubo graduado de pequeña sección cuyo nivel se va reduciendo a medida que el
agua atraviesa el suelo. El gradiente es máximo al inicio y es nulo cuando el nivel del
agua en el tubo ha descendido hastaigualarse al del nivel del agua que sale del suelo.
Si no se tienen en cuenta las pérdidas de carga en los tubos, la permeabilidad (K) del
suelo puede calcularse de acuerdo con la expresión siguiente:

donde h0 y h(t) son las diferencias de altura piezométrica entre los bordes del suelo (ver
figura 2) correspondientes a los tiempos iniciales (t=0) y t después de iniciado el flujo, L...