PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE GOIS GEOTECNIA II ENG

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS GEOTECNIA II (ENG 1062) ÁGUA NO SOLO (FLUXOS UNI E BIDIMENSIONAIS) 1 Docente: João Guilherme Rassi Almeida Goiânia 2013/2

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) 2

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 / L Perda de carga por espaço percorrido 3

PERMEABILIDADE DOS SOLOS Fatores de influência � Tamanho, arranjo e forma dos grãos � Estado do solo (e) � Grau de saturação 4

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Permeâmetro de carga constante (i) = h / L 5

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Permeâmetro de carga variável p/ coef. de permeabilidade muito baixos (1) (2) a = área da bureta a x dh = volume escoado no Dt 6 (1) = (2)

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Exercício – Permeâmetro de carga cte h = 28 cm z = 24 cm L = 50 cm A = 530 cm² Ynat_areia = 18 k. N/m³ V_saída = 100 cm³ Dt = 18 s k=? (i) = h / L 7

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Exercício – Permeâmetro de carga variável h 1 = 65 cm Dt = 30 s h 2 = 35 cm L = 20 cm A = 77 cm² a_bureta = 1, 2 cm² a) k = ? b) Estime k pela lei de Darcy (adote carga média) 8

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Coeficientes Empíricos Método de Hazen: � f (diâmetro e forma dos grãos) � Solos arenosos e uniformes • k (cm/s) • D_efet (cm) D_efet = D 10 = diâmetro na curva granulométrica, correspondente à porcentagem que passa igual a 10% 9

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE Exercício – Método de Hazen a) k = ? • k (cm/s) • D_efet (cm) 10

TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Fluxo Ascendente 11 Total Neutra

TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Fluxo Descendente 12

TENSÕES NO SOLO SUBMETIDO A PERCOLAÇÃO Gradiente Crítico (areia movediça) Ysub = Ynat - Yw 13 Barragem Escavação

FLUXO UNIDIMENSIONAL DIREÇÃO DO FLUXO LINEAR (EX. : PERME METRO) FLUXO TRIDIMENSIONAL DIREÇÃO DO FLUXO DIFUSA (EX. : INFILTRAÇÃO EMPOÇO) FLUXO BIDIMENSIONAL DIREÇÃO DO FLUXO EM PLANOS PARALELOS (EX. : PERCOLAÇÃO ATRAVÉS DA FUNDAÇÃO DE UMA BARRAGEM 14

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 8 cm (largura) 1 cm Canais de Fluxo (NF)? Faixas de Perda Equipotencial (ND)? 15

REDES DE FLUXO - UNIDIMENSIONAL Dissipação de carga por atrito com o solo 8 cm (largura) 1 cm l = distancia entre as equipotenciais 16 Dado: k = 0, 05 cm/s Vazão pela Lei de Darcy?

REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL Gradiente Hidráulico (i) = h / L Perda de carga por espaço percorrido 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 17

REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL 18

REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL i_crit = Ysub / Yw FS = i_crit / i_e E NF = ? ? ND = ? ? k = 10^(-4) m/s Q = ? ? Dh = ? ? i = ? ? (para cada ponto) � i(a) > ou < i(b)? ? ? � i_critico = ocorre em qual ponto? ? ? � Y = 18 k. N/m 3 19

Cargas e Pressões Carga Total (H) - altura que a água subiria num tubo (Solo: considere as perdas equipotenciais) hp = H - ha 20

REDES DE FLUXO - BIDIMENSIONAL E Cargas e Pressões � Carga 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 (h. P) dos pontos? (h. P = h. T – h. A) 21 hp é expressa em unidades de pressão: u = hp x Yw