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Ensayo permeabilidad cabeza constante Mecánica de suelos ICI 4310-05 NRC 3736 MARTES, 10:30-11:30 AM Fecha: Septiembre, 2019

Cristian Avilés, 200107671 Alcides Barón, 200109438 Libardo Lara, 200108861 Aura López, 200104332 Yenifer Marmolejo, 200109742 1. Introducción El presente informe contiene información referente a la práctica llevada a cabo en el laboratorio de geotecnia de la Universidad del Norte. Para esto se sometió una muestra de suelo proveniente de la cantera Santo Tomás al procedimiento descrito en la norma INVE 130 con el fin de determinar la conductividad hidráulica mediante el método de cabeza constante. Esta propiedad indica la facilidad con la que el agua puede ser conducida a través de los poros del suelo y puede ser hallada en laboratorio mediante el método de cabeza constante (suelos de grano grueso) y el método de carga (arcillas y limos). Cabe resaltar que es de gran importancia conocer el valor de esta constante, ya que tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades que se presentan en muchas operaciones constructivas; por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo el agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla (Angelone & Garibay, 2006). Por su parte, en el procedimiento llevado a cabo el suministro de agua a la entrada se ajusta de tal manera que la diferencia de la carga entre la entrada y la salida se mantiene constante durante el periodo de prueba. Luego de consolidar una velocidad de flujo constante, el agua se colecta en un matraz graduado para una duración conocida (Das, 2013). En el reporte a continuación, se presenta el procedimiento llevado a cabo, asimismo se detallarán los cálculos realizados para obtener los valores respectivos, los cuales serán finalmente analizados y discutidos.

2. Equipos experimentales 1. Permeámetro 2. Pisón de impacto 3. Tanque de cabeza constante 4. Disco de roca porosa 5. Tela filtro 6. Resorte 7. Probeta 8. Cronómetro 9. Cucharón 10. Regla 3.

Procedimiento 1. Se posicionó la roca porosa y la tela filtro en la base del permeámetro 2. Con ayuda de un cucharón se depositó la muestra hasta llegar a la marca señalada en el cilindro. Se realizó un total de 3 capas, apisonando con 25 golpes cada una de estas 3. Utilizando la regla, se midió el diámetro interno del cilindro y la altura de la muestra 4. Encima de la última capa de material se colocó más tela filtro y otro disco poroso 5. Con el fin de saturar la muestra, se adicionó agua hasta que esta salió por la manguera del permeámetro 6. Se ubicó el resorte encima de la roca porosa 7. Se instaló el permeámetro al sistema 8. La probeta se ubicó en la salida de la manguera y se abrió la llave durante un minuto (tiempo medido con el cronómetro). Para mantener la cabeza constante durante este momento fue necesario añadir agua al embudo con una probeta 9. Se determinó el volumen de agua en la probeta 10. Los pasos 8 y 9 se realizaron 4 veces para calcular la media

4. Datos, cálculos y resultados Los datos obtenidos de los dos ensayos se muestran en la tabla a continuación: Tabla 1. Datos obtenidos ensayo permeabilidad a cabeza constante Q (mm3)

L (mm)

A (mm2)

t (s)

h (mm)

159000

95,1

4417,9

60

875

Para el cálculo del coeficiente de permeabilidad, k, se empleó la siguiente formula 𝑄𝐿 𝑘= (1) 𝐴𝑡ℎ Dónde: k= coeficiente de permeabilidad Q = Gasto, es decir, cantidad de agua descargada. L = Distancia entre manómetros t = Tiempo total de desagüe

h = Diferencia de altura sobre los manómetros Reemplazando los datos obtenidos en la formula (1), se obtuvo: 159000 𝑚𝑚3 ∗ 95.1 𝑚𝑚 𝑘= 4417.9 𝑚𝑚2 ∗ 60 𝑠 ∗ 875 𝑚𝑚 𝑘 = 0.006159 𝑚𝑚/𝑠 El resultado se consignó en la tabla a continuación:

Tabla 2. Resultado ensayo permeabilidad a cabeza constante K(mm/s) 6,519E-03

5.

Discusión e interpretación

El valor de la permeabilidad calculado para la muestra de suelo utilizada durante este ensayo se puede interpretar como válido ya que este se encuentra dentro del rango esperado para un suelo tipo arena fina, el cual es entre 0.01 y 0.001 cm/sec, como establecen Sobhan y Das (2013). Algunas fuentes de error que pudieron interferir en este ensayo son la consolidación del suelo por falta de tamizado inicial: Al no haber eliminado las partículas finas de la muestra estas pudieron acumularse y dar un resultado de mayor permeabilidad a la real y errores de medición y calibración de los equipos. Al no existir un cálculo adicional que nos permita conocer la precisión o el porcentaje de error con que se realizó este ensayo, debemos basarnos completamente en la interpretación realizada al principio de este párrafo para decir que el procedimiento se realizó de manera adecuada y exitosa. 6.

Bibliografía

B. M. Das, Fundamentos de ingeniería geotécnica, Thomson Learning, México, 2013. Das, B. y Sobhan, K. (2013). Principles of Geotechnical Engineering. 8th Edition, SI. Cengage Learning. Angelone & Garibay M. Permeabilidad de suelos. (2006). Universidad Nacional del Rosario. Recuperado de: http://www. fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Permeabilidad% 20en% 20Suelos. pdf. I.N.V. E – 130 – 07. PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (CABEZA CONSTANTE).

8.

Apéndices