FLUJO UNIDIRECCIONAL

• Características del flujo de agua en el suelo

• Ley de Darcy

• Velocidad de flujo

• Carga hidráulica en el suelo

• Sifonamiento o Ebullición en arenas

NECESIDAD DEL ESTUDIO DEL FLUJO DE AGUA EN LA MASA DEL SUELO

• Determinación del estado de presiones (u)– Para determinar el estado de tensiones efectivas– En cuerpos de presa de tierra, estabilidad de obras

• Determinación de velocidad y caudal de flujo– Filtración a través y bajo presas

• Consolidación de suelos

CARACTERÍSTICAS DEL FLUJO EN EL SUELO

• En los intersticios se da flujo de líquidos y gases Laminar• Flujo f (Nº de Reynolds (R)) Turbulento

• Generalmente en suelos: velocidades bajas diámetros pequeños

Flujos laminares

• Flujos turbulentos pueden darse en arenas gruesas (SP) o gravas (GP)

Conductividad Hidráulica

• Mayor o menor facilidad con que los fluidos fluyen por los poros del suelo

• Conductividad hidráulica depende:– Tipo de fluido

– Tipo de suelo– Granulometría: graduación, forma de los granos– Relación de vacíos– Grado de Saturación– En arcillas: Doble capa difusa

Q

L Arena

1

h3

2

3

4

h4

entraQ

sale

Plano de referencia

LEY DE DARCY (1856)• Flujo laminar

unidireccional a través de filtros de arena

• Tubo de sección constante

• Caudal proporcional a pérdida de carga por unidad de longitud

Ley de Darcy: AikALh

kQ

Q: Caudalh: Pérdida de carga hidráulicaL: Longitud de probetaA: Sección de probetak: Coeficiente de conductividad hidráulica

Lh

i Gradiente hidráulico

Validez de la Ley de Darcy

• Para todo suelo donde el flujo sea laminar:– Arenas finas a medias (SC y SM)– Arenas gruesas bien graduadas (SW)– Arcillas y Limos

Velocidad de Descarga

k: Velocidad de descarga para i = 1k = [cm/seg]

ikAQ

v

Q

L Arena

1

h3

2

3

4

h4

entraQ

sale

Plano de referencia

A: área de la sección de la muestraAs: área de los intersticios

Av < A por continuidad Q es cte. vs > vv: velocidad de descargavs: velocidad de filtración

Velocidad real (vr) no será ni v ni vs

ee1

ikn

iknv

vs

A

Av

v

v

vs

Velocidad de Filtración

Carga Hidráulica g

vuzmH

w 2

2

w

uzmh

Carga piezométrica

En suelos: velocidades muy pequeñas carga de velocidad despreciable

En suelos H = h

Medida de la Carga de presión

LaboratorioPiezómetros

Campo

Piezómetros de Laboratorio: Tubo o manómetro abierto Manómetro de Bourdon

Dificultad: tiempo de estabilización grande para medir

DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD

Para obtener una medición más exacta de la permeabilidad del suelo, puede realizar el siguiente ensayo de campo que le dará un valor para el coeficiente de permeabilidad.

Utilizando una barrena de sondeo, perfore en el suelo un hoyo de aproximadamente 1 m de profundidad (A), en el lugar donde desea determinar el coeficiente de permeabilidad.

Llene el hoyo de agua hasta el borde (B/C).

Durante por lo menos 20 minutos (B/C), vuelva a llenar el hoyo hasta el borde cada cinco minutos para asegurarse de que el suelo está completamente saturado.

Añada agua basta el borde del hoyo y empiece a medir la velocidad a que baja la superficie del agua, utilizando un reloj para medir el tiempo y una regla graduada en centímetros para medir la distancia (P) entre la superficie del agua y el borde del hoyo (D). Deje de medir cuando la velocidad sea casi constante.

miércoles, 19 de abril de 2miércoles, 19 de abril de 2023023

SUELOS IISUELOS II

Mida exactamente la profundidad total del hoyo (H) y su diámetro (D).

I. Exprese todas las mediciones en metros (m):

• H = 1,15m y D=12cm o 0,12 m

Para cada una de las dos mediciones anteriores consecutivas de tiempo/distancia, calcule el coeficiente de permeabilidad K utilizando la fórmula siguiente:

• K= (D÷2) x In (h1÷ h2) / 2 (t2- t1)

Donde (D ÷ 2) es el radio del hoyo o la mitad de su diámetro en metros. In se refiere al logaritmo natural.

h1 y h2 son las dos profundidades consecutivas del agua en metros,

h1 al inicio y h2 al final del intervalo de tiempo.

(t2 - t1 ) expresa el intervalo de tiempo entre dos mediciones

consecutivas, en segundos.