Permeabilidad

Cátedra de Geotecnia Prof. Ing. Gabriela Souto

Año 2009

Trabajo Practico Nº5 Ensayos de Permeabilidad

TRABAJO PRÁCTICO 5 MÉTODOS PARA MEDIR EL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD El coeficiente de permeabilidad de un suelo es un dato cuya determinación correcta es de fundamental importancia para la formación del criterio del proyectista en algunos problemas de Geotecnia y, en muchos casos, parala elaboración de sus cálculos. Hay varios procedimientos para la determinación de la permeabilidad de los suelos: unos directos, así llamados porque se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medición de tal coeficiente; y otros indirectos, proporcionados, en forma secundaria, por pruebas y técnicas que primariamente persiguen otros fines. Estos métodos son los siguientes: - Permeámetrode carga constante Directos: - Permeámetro de carga variable. - Prueba directa de los suelos en el lugar. - Cálculo a partir de la curva granulométrica. Indirectos - Cálculo a partir de la prueba de consolidación. - Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad.

1.- METODOS DIRECTOS
Permeámetro de carga constante. Ofrece el método más simple para determinar el coeficiente de permeabilidadde ese suelo. Una muestra de suelo de área transversal A y longitud L conocidas, confinadas en un tubo, se somete a una carga hidráulica h. El agua fluye a través de la muestra, midiéndose la cantidad (en cm3) que pasa en un tiempo t. El gradiente hidráulico permanece constante a lo largo de todo el periodo del ensayo. Los niveles de agua superior e inferior se mantienen constante por desborde, conlo cual h permanece constante, pues depende solamente de esa diferencia de niveles. La cantidad de agua que pasa se recoge en una bureta graduada. Conocidos los valores Q, h, L, A, se calcula el coeficiente de permeabilidad.
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Aplicando la Ley de Darcy


v (cm/seg) =K.iy

la ecuación de continuidad reemplazando
V L A.t.h

Q = v .A



V = k.A.i. t

i=

h L

despejando k

k=

El inconveniente del permeámetro es que, en suelos poco permeables, el tiempo de prueba se hace tan largo que deja de ser práctico usando gradientes hidráulicos razonables, además de tener una incidencia muy importante en los resultados los fenómenos de evaporación.Esquema de permeámetro de carga constante.

Permeámetro de carga variable En este tipo de permeámetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador. En la figura, vemos dos dispositivos típicos, el (a) usado en suelos predominantemente finos, y el (b) apropiado para materiales más gruesos.

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Esquemas de permeámetros de cargas variables Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra. a: área del tubo vertical de carga A: Área de la muestra L: longitud de la muestra h1: carga hidráulica al principio de laprueba. h2 : carga hidráulica al final de la prueba. hc : altura de ascensión capilar, que debe deducirse de la lectura total del tubo de carga. t: tiempo requerido para que la carga hidráulica pase de h1 a h2.

donde

Considerando el tiempo dt, la cantidad de agua (cm3) que atraviesa la muestra será, según la Ley de Darcy:

dV = k A i dt = k A

h dt L

(1)

Al mismo tiempo, en el tubovertical, el agua habrá tenido un descenso dh y el volumen del agua que atravesó la muestra en el tiempo dt podrá expresarse: dV = -a dh (2)

Las cantidades (1) y (2) pueden igualarse, pues ambas se refieren a lo mismo: -a dh = k A
h dt L
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Integrando entre las cargas...