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• Jesus Montenegro

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Permeabilidad de los suelos

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA Facultad de Ingeniería ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 2016 – 1

Curso

:

MECANICA DE SUELOS I

Tema

:

Permeabilidad de los suelos

Profesor

:

Ing. Carlos Jeri de Pinho

Grupo

:

03

Subgrupo

:

02

Fecha de ejecución :

15/06/2016

Fecha de entrega

:

22/06/2016

Alumnos

:

Alcalá Pascual Renato

Nota:

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Permeabilidad de los suelos

INDICE

         

Objetivos Instrucción Marco Teórico Equipo Procedimiento Cálculos en formato Conclusión Recomendaciones Anexo Bibliografía

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Permeabilidad de los suelos

OBJETIVO

Aprender

los procedimientos experimentales para calcular el coeficiente de permeabilidad del suelo utilizando permeámetros de carga constante.

Analizar e interpretar los resultados obtenidos en la práctica. Determinar la permeabilidad de una arena fina.

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Permeabilidad de los suelos

INTRODUCCIÓN La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos: -la porosidad del material. -la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura. - la presión a que está sometido el fluido. Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material. En geología la determinación de la permeabilidad del suelo tiene una importante incidencia en los estudios hidráulicos portante del sustrato (por ejemplo previo a la construcción de edificios u obras civiles), para estudios de erosión y para mineralogía, entre otras aplicaciones. La permeabilidad del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos estructurales. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras que la arcilla o el basalto son prácticamente impermeables. A continuación en el siguiente trabajo se realizara un laboratorio de permeabilidad en el que el principal objetivo es estudiar la permeabilidad del suelo; El ensayo determina el coeficiente de permeabilidad ( K ) de una muestra de suelo granula r o cohesiva , en tendiendo por permeabilidad, la propiedad de un suelo que permite el paso del agua a través de sus vacíos, bajo la acción de una carga hidrostática. No todos los suelos tienen la misma permeabilidad, de ahí que se los haya dividido en suelos permeables e impermeables, estos últimos son generalmente suelos arcillosos, donde la cantidad de escurrimiento del agua es pequeña y lenta.

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MARCO TEÓRICO PERMEÁMETRO DE CARGA CONSTANTE.

En estos aparatos la cantidad de agua que influye a través de una muestra de suelo, de dimensiones conocidas, en un tiempo determinado, puede ser medida. Los niveles de agua a la entrada y salida del permeámetro se pueden mantener constantes a través de cañerías. La pérdida de carga h depende únicamente de la diferencia de los niveles de agua. El diámetro D y la longitud L de la muestra pueden ser medidas. El agua a la salida es recogida en una probeta graduada y la cantidad de descarga Q es medida. Cabe mencionar que este permeámetro es aplicable a los suelos relativamente permeables, por ejemplo, Limos, Gravas y Arenas.

Para poder obtener el coeficiente de permeabilidad (K) de suelos granulares usamos la siguiente fórmula:

𝐾=

Q. L A. t. h

Donde. Q = Caudal (cm³/s). L = Altura de la muestra (cm). A = Sección transversal de la muestra (cm²). t = Tiempo que demora en producirse el caudal(s). h = Carga hidráulica o diferencia de altura (cm).

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EQUIPOS Y MATERIALES - Permeámetro.

- Tanque de agua y abastecedor de agua .

- Termómetro de laboratorio.

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- Probeta graduada.

- Cinta Métrica.

- Venier.

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- Balanza (Para pesos mayores).

- Balanza ( Para pesos pequeños).

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PROCEDIMIENTO  Primeramente se satura la muestra y se toma una muestra del suelo saturado para hallar el contenido de humedad.  Una vez instalado el aparato se lo provee de una carga constante de agua al recipiente con escape de modo que sigue se tenga u nivel constante de agua.  Determinar y registrar el diámetro interior, la sección transversal y el peso del permeámetro.  Colocar la muestra de suelo en el permeámetro en tres capas y por cada capa con un pisón se le propina pequeños golpes a manera de compactar para que en seguida sea llevarlo a la balanza (w molde sw).  Conectamos el recipiente con la muestra de suelo saturado mediante una manguera a la entrada de agua del permeámetro en su parte inferior.  Con la ayuda de un balde se lo provee de una carga constante de agua al recipiente con escape de modo que sigue se tenga u nivel constante de agua, hasta que el permeámetro se escurra por la manguera, produciéndose el desagüe del mismo.  Se tomaron los tiempos de vaciado del recipiente para cada 200 ml de volúmenes en la probeta graduada, además de tomar las mediciones necesarias para los correspondientes cálculos.

 Determinamos y registramos la temperatura a la cual se encuentra el agua en el recipiente durante el ensayo para luego hacer la corrección.

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DATOS - CÁCULOS – RESULTADOS

- Diámetros del permeámetro (Ø) Ø1 = 10.13 cm Ø2 = 10.10 cm Ø3 = 10.12 cm

Ø promedio = 10.12 cm

- Alturas del permeámetro (L) L1 = 11.16 cm L2 = 12.00 cm L3 = 12.02 cm

L promedio = 11.73 cm

- Contenido de humedad (ɯ%) Recipiente N° 136 W recipiente = 19.91 gr. W recipiente ɯs = 186.54 gr. W recipiente s = 155.14 gr. W s = 135.23 gr. W ɯ = 11.49 gr. ɯ% = 8.4966 % - Densidad seca (gr/cm³) ɤh /(1+ ɯ% ) = 1.815 -

Calcular el factor de corrección de temperatura (fc) para la viscosidad del agua a Tº de 20º C, mediante la siguiente expresión:

fc = γ t / γ 2 0 Donde: γ t = viscosidad del agua a Tº x γ 20 = viscosidad del agua a Tº de 20º C

-

Calcular el coeficiente de permeabilidad a temperatura estándar de 20º C (K 2 0 ), mediante la siguiente expresión:

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K 2 0 = K * fc ( cm/seg )

CÁCULOS – EN FORMATO

Longitud L(cm) Diámetro D(cm) Área sección transversal A(cm²) Volumen de la muestra (cm³) Peso del suelo compactado (gr) Densidad húmeda (gr/cm³) Contenido de humedad (%) Densidad seca (gr/cm³)

11.73 10.12 80.44 943.52 1858 1.969 8.4966 1.815

Datos de ensayo Ensayo N° Descarga Q (cm³) Carga hidráulica h(cm) Tiempo t (seg) Temperatura de ensayo T (°C) Coeficiente de permeabilidad k (cm/seg) Corrección por temperatura Rt Coeficiente de permeabilidad a 20 °C (cm/seg) K promedio a 20 °C (cm/seg)

1 2 3 200 200 200 56 56 56 343.81’’ 364.35’’ 374.31’’ 25 25 25 0.001514 0.001429 0.00139 0.889 0.889 0.889 0.001346 0.00127 0.001236 0.001284

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CONCLUSIONES  En este informe de laboratorio podemos decir que fue mucho lo que se aprendió, ya que se aplicaron en el laboratorio los conocimientos obtenidos en la clase, esto fue muy provechoso para nosotros quienes somos ingenieros en formación y que sabemos que en un futuro todos estos nuevos conocimientos nos serán de ayuda para algún problema en particular.  Con los datos ya sacados podemos asegurar que el suelo es una arena limpia Mescla grava arena por sucs sería un SW Arena bien graduada  A pesar de nuestra inexperiencia en este tipo de ensayos logramos cumplir los objetivos propuestos, y determinar unos resultados coherentes y al parecer buenos. Es de gran utilidad saber en un momento determinado si un suelo es permeable o no, esto nos ayuda a darnos cuenta si este suelo es apto o no para una obra en común.  Los resultados de este ensayo son usados para estimar la magnitud y velocidad de los asentamientos totales y diferenciales de una estructura o terraplén, información que es de suma importancia en el diseño de estructuras.  Si el suelo es permeable la consolidación será más rápida, esto debido a que el agua será desalojada de los poros más rápidamente.  En la práctica pudimos comprender que la compresión de un estrato de suelo es lento y tardará mucho tiempo en producir un asentamiento.  Podemos ver que el coeficiente de permeabilidad del suelo ”k” es regular ………cm/seg. Esto porque el suelo era una arena y las arenas o suelos finos son regularmente permeables.

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RECOMENDACIONES  Se recomienda antes de realizar el ensayo, la verificación de las válvulas, las que deberán estar cerradas, además que el tanque esté a nivel adecuado.  Se recomienda eliminar las burbujas existentes dentro de la manguera que conecta el permeámetro y el tanque.  La permeabilidad no depende de la cantidad de poros de la muestra de suelo que tengamos, si no de su granulometría.  Para efectuar estos ensayos las muestras deben estar saturadas.  Estos procedimientos no deben hacerse con muestras de arcillas ya que es casi despreciable su permeabilidad y no es adecuado pensar que la arcilla sea permeable para construir una obra de ingeniería civil sobre ella.  Medir en cada intervalo su respectiva temperatura porque la viscosidad es una función de esta.  Se recomienda realizar ensayos con otros tipos de suelos para fines de interpretación.

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BIBLIOGRAFÍA

- Mecánica de suelos. Juárez Badillo & Alfonso Rico - pag. Web http://ingenieracivil.blogspot.com/2008/057/suelos.html http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad http://www.cismid.uni.edu.pe/descargas/a_labgeo/labgeo15_p.pdf

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