UNIVERSIDAD RICARDO PALMA Facultad de Ingeniería ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 2016 – 1 Curso : M
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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
Alumnos
:
Sandoval Carranza Yosselin
2016
UNIVERSIDAD RICARDO PALMA - MECÁNICA DE SUELOS
INDICE
Objetivos Instrucción Marco Teórico Equipo Procedimiento Cálculos Conclusión
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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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INTRODUCCIÓN
Los suelos y las rocas no son sólidos ideales, sino que forman sistemas con 2 ó 3 fases: partículas sólidas y gas, partículas sólidas y líquido, o bien, partículas sólidas, gas y líquido. El líquido es normalmente agua y el gas se manifiesta a través de vapor de agua. Por lo tanto se habla de medios “porosos”. A estos medios se los caracteriza a través de su “porosidad” y a su vez esta propiedad condiciona la permeabilidad del medio o del material en estudio. Se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas más compactas, y en todos los materiales de construcción no metálicos, incluido el granito sano y la pasta de cemento, por lo tanto dichos materiales son permeables.
La circulación de agua a través de la masa de éstos obedece aproximadamente a leyes idénticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud. La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones constructivas, como los son, por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla bajo el peso de un terraplén, de allí la importancia de su estudio y determinación, aspectos que se desarrollarán a continuación.
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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 .
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Termómetro de laboratorio.
Probeta graduada.
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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:
K 2 0 = K * fc ( cm/seg )
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CONCLUSIONES 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 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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