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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS

GEOTECNIA II (ENG 1062)

Docente: João Guilherme Rassi Almeida

Goiânia 2013/2

ÁGUA NO SOLO(FLUXOS UNI E BIDIMENSIONAIS)

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ÁGUA NOS SOLOS

Estudar a migração da água no solo e as tensões provocadas por ela

Problemática relacionada à água nos solos: Erosão Interna (piping) Recalques (↓e) Estabilidade de Taludes

Partículas granulares (↓ influência na resistência)

Partículas de Argila (↑ influência na resistência)

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PERMEABILIDADE DOS SOLOS Lei de Darcy

Q = vazão (m³/s)K = coeficiente de permeabilidade (m/s)h = carga hidráulica que dissipa na percolação (m)L = distância a percorrer (m)A = área (m²)

Gradiente Hidráulico (i) = h / LPerda de carga por espaço percorrido

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PERMEABILIDADE DOS SOLOS

Fatores de influência Tamanho, arranjo e forma dos grãos Estado do solo (e) Grau de saturação

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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

Permeâmetro de carga constante

(i) = h / L

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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Permeâmetro de carga variável

p/ coef. de permeabilidade muito baixos

(1)

(2)

a = área da buretaa x dh = volume escoado no Dt

(1) = (2)

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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

h = 28 cmz = 24 cmL = 50 cmA = 530 cm²Ynat_areia = 18 kN/m³V_saída = 100cm³Dt = 18sk = ?

Exercício – Permeâmetro de carga cte

(i) = h / L

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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

h1 = 65 cmDt = 30 sh2 = 35 cm

L = 20 cmA = 77 cm²a_bureta = 1,2 cm²

Exercício – Permeâmetro de carga variável

a) k = ?

b) Estime k pela lei de Darcy (adote carga média)

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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

Coeficientes Empíricos

Método de Hazen: f (diâmetro e forma dos grãos)Solos arenosos e uniformes

D_efet = D10 = diâmetro na curva granulométrica, correspondente à porcentagem que passa igual a 10%

• k (cm/s)• D_efet (cm)

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DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Exercício – Método de Hazen

a) k = ?

• k (cm/s)• D_efet (cm)

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TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Fluxo Ascendente

Total Neutra

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TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Fluxo Descendente

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TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Gradiente Crítico (areia movediça)

Ysub = Ynat - Yw

EscavaçãoBarragem

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FLUXO UNIDIMENSIONALDIREÇÃO DO FLUXO LINEAR (EX.: PERMEÂMETRO)

FLUXO TRIDIMENSIONAL

DIREÇÃO DO FLUXO DIFUSA (EX.: INFILTRAÇÃO EM POÇO)

FLUXO BIDIMENSIONALDIREÇÃO DO FLUXO EM PLANOS PARALELOS (EX.: PERCOLAÇÃO ATRAVÉS DA FUNDAÇÃO

DE UMA BARRAGEM

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REDES DE FLUXO

Linhas de Fluxo – caminho retilíneo

Canais de Fluxo – faixas entre as linhas de fluxo (vazão)

Linhas Equipotenciais – linhas com cargas hidráulicas iguais

1 cm

8 cm (largura)

Canais de Fluxo (NF)?Faixas de Perda Equipotencial (ND)?

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REDES DE FLUXO - UNIDIMENSIONAL

1 cm

8 cm (largura)

l = distancia entre as equipotenciais

Dado: k = 0,05 cm/s

Vazão pela Lei de Darcy?

Dissipação de carga por atrito com o solo

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k (solo) = constante V ≠s i(AC) > i(BD) Varia de ponto para ponto

NFs = vazões iguais** A(interna) < A(externa) NDs (cada um) = h / l NFs x NDs (quadrados)

Linhas equipotenciais são perpendiculares as de Fluxos

REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL

Gradiente Hidráulico (i) = h / LPerda de carga por espaço percorrido

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REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL

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REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL

NF = ?? ND = ?? k = 10^(-

4) Q = ????

Dh = ?? i = ?? (para cada ponto)

i(a) > ou < i(b)??? i_critico = ocorre em qual ponto???

E

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Cargas e Pressões

hp = H - ha

Carga Total (H) - altura que a água subiria num tubo (Solo: considere as perdas equipotenciais)

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REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL

Cargas e PressõesCarga Altimétrica (ha) dos pontos? (cota do ponto

– Datum)Carga Total (H) dos pontos? (altura que a água

subiria num tubo – considerando as perdas equipotenciais)

Carga Piezométrica (hP) dos pontos? (hP = hT – hA)

hp é expressa em unidades de pressão:

u = hp x Yw