Profesor: William Ulbey Gómez Botero

POLITECNICO COLOMBIANO JAIME ISAZA CADAVID FACULTAD DE INGENIERIAS

Curso de Mecánica de Suelos (Sem 01-2011) Taller No.5

Temas: El Agua en el Suelo, Permeabilidad de suelos. 1- Demuestre que la ascensión capilar en suelos, es inversamente proporcional al diámetro de la partícula. 2- Deduzca las expresiones para el cálculo del coeficiente de permeabilidad de un suelo mediante la utilización de los permeámetros de cabeza constante y cabeza variable. 3- Defina y explique el concepto de Nivel Freático y Ley de Darcy. 4- Que es permeabilidad de un suelo, de que factores depende el coeficiente de permeabilidad. 5- Una muestra de arena gruesa de 15 cm de altura y 5.5 cm de diámetro fue ensayada en un permeámetro de cabeza constante. El agua fluyo a través del suelo bajo una altura hidrostática de 40 cm durante 60 segundos. El agua infiltrada se recogió en un recipiente y peso 400 g. Cual es el coeficiente de permeabilidad a la relación de vacíos y la temperatura del ensayo. 6- Un depósito de arena está compuesto de tres estratos horizontales de igual espesor. El valor de k de los estratos superior e inferior es de 1x10-2 cm/seg. Cual es la relación de las permeabilidades promedias del depósito en dirección horizontal y en dirección vertical. 7- Una muestra de arena de partículas redondeadas tiene una relación de vacíos de 0.62 y un coeficiente de permeabilidad de 2.5x10-2 cm/seg. Calcular el valor de k para el mismo material a una relación de vacíos de 0.73. 8- Una muestra de arena con sección de 35 cm2 y longitud de 20 cm; se ensayo en un permeámetro de cabeza constante. Bajo una carga de 50 cm de agua, el volumen filtrado fue de 105 cm3 en 5 minutos. El peso de los sólidos de la muestra de arena fue 1105 g y su gravedad específica 2.7. Determine: a- El coeficiente de permeabilidad de la arena; b- la velocidad de descarga; c- La velocidad de Percolación. 9- En un permeámetro de cabeza variable se tienen los siguientes datos: longitud de la muestra 14 cm, área de la muestra 11 cm2, área de la bureta 0.1 cm2, tiempo 50 minutos, altura inicial 150 cm, altura final 80 cm. Calcular el coeficiente de permeabilidad k, las velocidades de descarga y de percolación en el instante en que h=120 cm. La humedad del suelo es 85% y la gravedad específica de los sólidos es 2.62. 10- Una arena con una porosidad del 50% se ensayo en un permeámetro de cabeza variable con las siguientes características: área de la bureta 2.7 cm2, altura inicial 50.8 cm, altura final 18,5 cm, longitud de la muestra 15.4 cm, diámetro de la muestra: 8.6 cm, la caída en la cabeza hidráulica se tomo un tiempo de 87 segundos. Posteriormente esta arena fue sometida a un proceso de compactación hasta alcanzar una porosidad del 42%. Cuál es el coeficiente de permeabilidad para la arena compactada. 11- Se requiere determinar el coeficiente de permeabilidad de una arena suelta con coeficiente de uniformidad de 1.47 y un 60% con tamaño de partícula inferior a 0.25. Se conoce que el peso unitario húmedo del suelo es 1.7 g/cm3. 12- Que formas de agua en el suelo se encuentran presentes

en el perfil que se presenta en la figura. Si se presenta humedad capilar establezca una medida De remediación para eliminar tal situación. Existe cabeza hidráulica? Flujo subterraneo?

CH

GW

SM

∇

ML

Profesor: William Ulbey Gómez Botero

13- 14- Se proyecta la construcción de un lago turístico con área de 1 hectárea y capacidad hidráulica de 45000 m3. El perfil de suelo se compone asi: 0-0.12 horizonte orgánico; 0.12-1.50m arena con diámetro efectivo de 0.0012 mm y relación de vacíos de 1.2; 1.50-6: arcilla de baja plasticidad con permeabilidad de 2.13Exp-5. Las pérdidas por infiltración deben ser inferiores al 20% por día 24horas). Diseñar el lago. 15- Z (m)

0

0.8

1 2 CL

3

4

∇ 5

6 7 SP

8 9 10

Se proyecta construir un bloque de viviendas de interés social con cimentación superficial en zapatas aisladas desplantadas a 1.50 m; en las actuales condiciones la arcilla está saturada, se requiere secarla para cambiar su estado de consistencia, endurecerla e incrementar su resistencia. Como lo haría?

CH

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SM ∇ N.F.

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El edificio de la figura presenta deterioro estructural por humedad desde el nivel 0 hasta -2. Plantear una alternativa de solución, que formas del agua pueden estar presentes en el perfil de suelo.