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• Jesús E. Montagne

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Universidad Privada del Norte Departamento de Ingeniería Civil

Experimento # 1

Título: Ensayo de Permeabilidad MECÁNICA DE SUELOS

Integrantes del Grupo: -

Domínguez Diaz, Alejandro Heriberto Esquivel Lizana, Pierre Montagne Llaro, Jesus Moreno Torres, Sebastian Ramirez Valdez, Marlon Pérez Cruz, Leandro Poma Asto, Daniel

Profesor: Diestra Cruz, Heberth Alexander

Fecha de entrega: 07/11/2018

MECANICA DE SUELOS

TABLA DE CONTENIDO 1. RESUMEN: ............................................................................................................................ 5 2. INTRODUCCIÓN: ................................................................................................................. 6 3. SECCIÓN EXPERIMENTAL: .............................................................................................. 7 Partes del permeámetro: .................................................................................................... 11 Armado del equipo: ............................................................................................................. 12 Procedimiento del ensayo: ................................................................................................ 13 4. EJEMPLOS DE CÁLCULO: .............................................................................................. 15 Primera altura: ........................................................................................................................ 15 Segunda altura: ...................................................................................................................... 16 Tercera altura:......................................................................................................................... 16 5. RESULTADO Y DISCUSIÓN:........................................................................................... 18 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACCIONES: ............................................................. 23 Conclusiones: ....................................................................................................................... 23 Recomendaciones: .............................................................................................................. 23 7. REFERENCIAS:.................................................................................................................. 23 8. ANEXOS: ............................................................................................................................. 25 9. APÉNDICES: ....................................................................................................................... 26

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MECANICA DE SUELOS

LISTA DE FIGURAS Fig- 1: Permiámetro armado....................................................................................................... 7 Fig- 2: Vernier................................................................................................................................. 7 Fig- 3: Cronómetro ......................................................................................................................... 8 Fig- 4: Apisonador .......................................................................................................................... 8 Fig- 5: Probeta................................................................................................................................. 9 Fig- 6: Metro ................................................................................................................................... 9 Fig- 7: Ensamblado el equipo ....................................................................................................... 11 Fig- 8: Base de la tapa ................................................................................................................... 11 Fig- 9: Base de permiámetro ......................................................................................................... 11 Fig- 10: Tapa de permiámetro....................................................................................................... 11 Fig- 12:Base de la tapa .................................................................................................................. 12 Fig- 13:Piedras porosas ................................................................................................................. 12 Fig- 14:Envase .............................................................................................................................. 12 Fig- 15: Base para la muestra........................................................................................................ 12 Fig- 16: Permiámetro ensamblado ................................................................................................ 13 Fig- 17 Saturación de Suelo ...........................................................Error! Bookmark not defined. Fig- 18 .......................................................................................................................................... 25 Fig- 19 Supervición........................................................................Error! Bookmark not defined.

3

MECANICA DE SUELOS LISTA DE TABLAS Tabla 1: Altura de la muestra (L) .................................................................................................. 15 Tabla 2: Altura del agua (Δh), primera altura ............................................................................... 15 Tabla 3: Altura de la muestra (L) .................................................................................................. 16 Tabla 4: Altura del agua (Δh), segunda altura .............................................................................. 16 Tabla 5: Altura de la muestra (L) .................................................................................................. 17 Tabla 6: Altura del agua (Δh), tercera altura ................................................................................ 17 Tabla 7:Constante de permiabilidad (K) ....................................................................................... 17

4

MECANICA DE SUELOS

1. RESUMEN: La realización del laboratorio de mecánica de suelos consiste en el ensayo de permeabilidad la cual nos permitirá conocer las propiedades hidráulicas del suelo, este nos permite hasta cierto grado particular, un movimiento de agua a través del suelo en estado saturado, este ensayo nos ayuda para determinar si será factible la construcción de un proyecto en una zona. Para algunos proyectos resulta mejor si el suelo es permeable como por ejemplo para un drenaje, pero en otras ocasiones es mejor que sea impermeable y si no es así debe solucionar el problema tal vez dándole un mejoramiento a ese suelo. Para la realización del ensayo, primero se armó el permeámetro. Antes de colocar el permeámetro en su base se colocó la piedra porosa saturada en su parte inferior. Seguidamente, se tomó nota del diámetro interno del permeámetro. Luego se coloco encima de la piedra porosa tres capas de suelo la cual en cada capa se compactaba con el apisonador unas 25 veces. Hasta quedar aproximadamente un 80% de arena dentro del equipo para así colocar en la parte superior otra piedra porosa saturada. Después, se coloca la tapa del permeámetro con un resorte y se cierra. Luego, se coloca el soporte del embudo con el permeámetro y después echar agua dentro del embudo para así empezar la toma de datos manteniendo una carga hidráulica constante. Se tomó tres cargas hidráulicas diferentes, y en cada una el agua fue cronometrada en 120 seg el fluido a través de la muestra, y así calculó un promedio de conductividad hidráulica de 0.187 cm/seg que según la Norma el suelo se clasifica en Arena fina y también se obtuvo un gradiente hidráulico promedio de 6.652 por lo tanto, indica que el flujo de agua es turbulento ya que es mayor a 5 y a medida que este aumenta el flujo volumétrico también aumenta. Las recomendaciones del presente ensayo sugieren realizarlo tres veces para obtener datos más precisos y calcular un promedio aritmético exacto; además de asegurarse de mantener la carga hidráulica constante y a nivel.

5

MECANICA DE SUELOS

2. INTRODUCCIÓN:

Los ensayos de permiabilidad de suelos son realizados por el hecho de ser una parte importante con respecto a nuestra línea de estudios de Ing. Civiles ya que al hacer un estudio de suelo para la construcción de casas y carreteras por ello se realiza el ensayo de permeabilidad para saber si el tipo de suelo es muy permeable y con ello también saber qué tipo material usar y la construcción realizada pueda no verse afectada por cualquier tipo de hundimiento y/o percances con respecto a la estructura construida. Se definió permeabilidad es el flujo de agua a través del material que se realiza el ensayo. Esto convierte a los suelos en materiales permeables al agua. El grado de permeabilidad es determinado aplicando a una muestra saturada de suelo una diferencia de presión hidráulica donde también el concepto permeabilidad puede recibir también las acepciones de conductividad o transmisividad hidráulica, dependiendo del contexto en el cual sea empleado. Este fenómeno es gobernado por las mismas leyes físicas en todos los tipos de suelos y la diferencia en el coeficiente de permeabilidad en tipos de suelos extremos es solo una cuestión de magnitud. La permeabilidad se cuantifica en base al coeficiente de permeabilidad, definido como la velocidad de traslación del agua en el seno del terreno y para un gradiente unitario.

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MECANICA DE SUELOS 3. SECCIÓN EXPERIMENTAL: En el ensayo de permeabilidad de suelos con carga constante, se utilizan los siguientes instrumentos: 

Permeámetro

Fig- 1: Permiámetro armado 

Pie de rey (vernier)

Fig- 2: Vernier

7

MECANICA DE SUELOS 

Cronómetro

Fig- 3: Cronómetro



Apisonador

Fig- 4: Apisonador

8

MECANICA DE SUELOS 

Probetas

Fig- 5: Probeta



Metro

Fig- 6: Metro

9

MECANICA DE SUELOS 

Equipo de ensayo de permeabilidad Embudo

Soporte

Tapa de superior del pemiámetro -

Piedra porosas

| Envase v

Manguera

Base de pemiámetro Probeta

Fig- 7: Ensamblado del equipo

10

MECANICA DE SUELOS 

Soporte y Embudo

Fig- 8: Ensamblado del soporte y embudo

Partes del permeámetro:

Fig- 8: Base de permiámetro

Fig- 9: Tapa de permiámetro

11

Fig-11: Base de la tapa

MECANICA DE SUELOS

Fig- 10:Piedras porosas

Fig- 11:Envase

Armado del equipo: El permeámetro consta de una superficie con una salida de caudal, igualmente en la parte superior, en este se coloca una piedra porosa y luego el envase de vidrio donde se pondría la muestra de suelo, las cañerías van en la parte superior e inferior. en la

Fig- 12: Base para la muestra

12

MECANICA DE SUELOS cañería de la parte inferior se coloca una probeta para medir el volumen de agua y en la cañería superior se coloca un embudo con un soporte en la cual se añadirá una carga de agua constante. Procedimiento del ensayo: En primer lugar, armamos el aparato con la base, con una piedra porosa y el envase de vidrio (Ver Fig-13). Añadimos la muestra de suelo en 3 capas, al añadir una capa de muestra hacemos 25 golpes con el apisonador intentando nivelar la muestra, este procedimiento se repite en el resto de las capas. Medimos el diámetro interior del envase de vidrio para el área de la muestra (“A”). Colocamos otra piedra porosa sobre la muestra y pasamos a poner la base de la tapa con la tapa del permeámetro, estás

Fig- 13: Permiámetro ensamblado

van ajustados con 3 pernos largos. Luego medimos la altura de la muestra que esta entre las piedras porosas (“L”). Continuamos con el colocado de las cañerías en la parte superior e inferior, en la parte inferior colocamos una probeta y en parte superior el soporte con el embudo, y saturamos la muestra de suelo (Ver Fig-14).

13

MECANICA DE SUELOS

Fig- 16: Saturación del suelo

Una vez saturada la muestra cerramos las válvulas. Marcamos una altura en el embudo para mantener constante el flujo de agua y le agregamos el agua, abrimos las válvulas y con la probeta de 500ml medimos la cantidad de agua que pasa por el permeámetro en un determinado tiempo. Hacemos este procedimiento 3 veces para sacar un promedio del volumen de agua recolectada (“Q”) y el promedio de la altura del agua (“Δh”).

Fig- 17: Volumen de agua recolector

14

MECANICA DE SUELOS

Este ensayo lo hacemos en 3 alturas diferentes sacando sus promedios y para concluir el experimento calculamos la conductividad hidráulica (constante de permeabilidad “K”) en cada una de las alturas que hemos considerado. Para calcular la constante de permeabilidad “k” utilizamos la siguiente formula: 𝐾 = 𝑄∗𝐿 𝐴∗ℎ∗𝑡

4. EJEMPLOS DE CÁLCULO: Para este experimento se realizaron 9 ensayos en 3 alturas diferentes sacando su promedio en cada uno. Primera altura:  Se tomaron 3 medidas alrededor de la muestra para calcular el promedio de la altura “L”: Tabla 1: Altura de la muestra (L)

ALTURA DE LA MUESTRA (L) Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Promedio

11.50 cm.

11.40 cm.

11.40 cm.

11.43 cm.



Calculamos la altura promedio del agua “Δh” en los 3 ensayos:

Tabla 2: Altura del agua (Δh), primera altura

ALTURA DEL AGUA (▲H) Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Promedio

75 cm.

76 cm.

77 cm.

76 cm.

Diametro = 7.6 cm Área = (π(7.6² )/4 = 45.36 cm² Volumen= 172.79 cm³ 15

MECANICA DE SUELOS Tiempo: 120 segundos 172.79×11,43

K= 76×45.36×120= 0.004775 cm/seg Segunda altura:  Se tomaron 3 medidas alrededor de la muestra para calcular el promedio de la altura “L”: Tabla 3: Altura de la muestra (L)

ALTURA DE LA MUESTRA (L) Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Promedio

11.50 cm.

11.40 cm.

11.40 cm.

11.43 cm.



Calculamos la altura promedio del agua “Δh” en los 3 ensayos:

Tabla 4: Altura del agua (Δh), segunda altura

ALTURA DEL AGUA (▲H) Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Promedio

72.5 cm.

73 cm.

72.8 cm.

72.8 cm.

Diametro = 7.6 cm Área = (π(7.6)² )/4 = 45.36 cm² Volumen= 149.81 cm³ Tiempo: 120 segundos 149.81×11.43

K= 72.8×45.36×120= 0.004324 cm/seg

Tercera altura:  Se tomaron 3 medidas alrededor de la muestra para calcular el promedio de la altura “L”:

16

MECANICA DE SUELOS Tabla 5: Altura de la muestra (L)

ALTURA DE LA MUESTRA (L) Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Promedio

11.50 cm.

11.40 cm.

11.40 cm.

11.43 cm.



Calculamos la altura promedio del agua “Δh” en los 3 ensayos:

Tabla 6: Altura del agua (Δh), tercera altura

ALTURA DEL AGUA (▲H) Muestra 1

Muestra 2

Muestra 3

Promedio

79.5 cm.

79.3 cm.

79 cm.

79.3 cm.

Diametro = 7.6 cm Área = (π(7.6)² )/4 = 45.36 cm² Volumen= 151.19 cm³ Tiempo: 120 segundos 151.19×11.43

K= 79.3×45.36×120= 0.0040059 cm/seg

Tabla 7:Constante de permiabilidad (K)

CONSTANTE DE PERMEABILIDAD (K) PRIMERA ALTURA SEGUNDA TERCERA ALTURA ALTURA 0.004775 cm/seg 0.0043241 cm/seg 0.0040059 cm/seg

K(cm/seg) H(cm) V(cm³) T(seg)

0.004775 76 172.79 120

0.0043241 72.8 149.81 120 17

PROMEDIO 4.368E-03 cm/seg

0.0040059 79.3 151.19 120

MECANICA DE SUELOS L(cm) GRADIENTE HIDR.

11.43 6.649

11.43 6.369

11.43 6.938

FLUJO VOLUMÉTR. ( cm³/seg) DESVIACION ESTANDAR

1.44

1.25

1.26

0.0003864

Gradiente hidráulico: (H)/(L). Flujo volumétrico: (V)/(T) 5. RESULTADO Y DISCUSIÓN: Luego del proceso de experimentación y, en consecuencia, la recolección de datos pertinentes, se realizó el procesamiento de los mismos de acuerdo a los criterios mencionados en la teoría para la determinación de la permeabilidad del suelo ensayado. Como primer resultado tenemos la primera altura tomada desde la válvula de salida hasta el ras del agua contenida en el embudo, la cual asciende a 76 cm. en promedio. Se tomó como dato invariable el volumen de salida del agua, fijado en 172.79cm3, teniéndose las variaciones en la toma de tiempos, los cuales correspondieron a un promedio de 120 segundos, lo cual denota una constancia aparente en la velocidad de llenado de la probeta con el agua saliente del contenido de arena muestreada. La variación de la altura de la muestra es muy pequeña, lográndose una uniformidad bastante acertada del asentamiento del material ensayado. Contando con el diámetro del contenedor y, en consecuencia, el área invariable, se procede a la obtención del coeficiente de permeabilidad: Tabla 8 Toma de datos y cálculo de coeficiente de permeabilidad de muestra de suelo, primera altura.

ALTURA N°01 DATOS

UND

PROMEDIO

Toma 1

Toma 2

Toma 3

L

cm

11.43

11.5

11.4

11.4

Δh1

cm

76

75

76

77

T

s

120

120

120

120

V

cm3

172.79

172.79

172.79

172.79

18

MECANICA DE SUELOS Diámetro

cm

7.6

7.6

7.6

7.6

Área

cm2

168.334074

168.334074

168.334074

168.334074

K

cm/s

0.0000655 0.0000660

0.0000661

0.0000645

Fuente: Propia De acuerdo a lo obtenido en la tabla Nº 1, se clasificaría el suelo como una arena limosa de mediana permeabilidad. Para la segunda altura tomada desde la válvula de salida al ras del agua contenida, se volvieron a realizar la toma de tiempo con respecto al volumen establecido, teniéndose resultados bastante similares con el primer caso:

Tabla 9 Toma de datos y cálculo de coeficiente de permeabilidad de muestra de suelo, segunda altura.

ALTURA N°02 DATOS

UND

PROMEDIO

Toma 1

Toma 2

Toma 3

L

cm

11.43

11.5

11.4

11.4

Δh2

cm

72.8

72.7

73

72.8

T

s

120

120

120

120

V

cm3

149.81

149.81

149.81

149.81

Diámetro

cm

14.64

14.64

14.64

14.64

Área

cm2

168.334074

168.334074

168.334074

168.334074

K

cm/s

0.0000591

0.0000612

0.0000580

0.0000581

Fuente: Propia El procesamiento de datos continuó con una tercera altura experimental, para asi poder obtener una mayor precisión para la obtención del coeficiente de permeabilidad:

19

MECANICA DE SUELOS Tabla 10 Toma de datos y cálculo de coeficiente de permeabilidad de muestra de suelo, tercera altura.

ALTURA N°03 DATOS

UND

PROMEDIO

Toma 1

Toma 2

Toma 3

L

cm

11.43

11.5

11.4

11.4

Δh1

cm

79.3

79.5

79.3

79

T

s

120

120

120

120

V

cm3

151.19

151.19

151.19

151.19

Diámetro

cm

14.64

14.64

14.64

14.64

Área

cm2

168.334074

168.334074

168.334074

168.334074

K

cm/s

0.0000547

0.0000551

0.0000534

0.0000557

Fuente: Propia El segundo y tercer valor promedio del coeficiente de permeabilidad resultan también en la clasificación de suelo limoso de permeabilidad media, lo cual refiere a una clasificación, por lo menos, fiable del suelo utilizado para la experimentación teniéndose en cuenta la desviación estándar de los resultados, la cual posee un valor bajísimo, destacando una vez más la similitud entre todas las rutinas experimentales realizadas.

Dato

K (cm/s)

Promedio altura 1

0.0000655

Promedio altura 2

0.0000591

Promedio altura 3 K Promedio

0.0000547 0.0000597

Desvición Estandar

6.65

Para lograr una comparativa más asertiva, se crearon, a partir de los datos obtenidos, gráficas que describen ciertos parámetros descritos a continuación: En el primer gráfico se observa la dependencia de la caída hidráulica para con el coeficiente de permeabilidad obtenido. Analizando de manera detenida, se puede deducir un efecto desfavorable en la altura a la cual la permeabilidad del suelo es evaluada, con una baja tendencia a la irregularidad, este fenómeno es explicable: en el proceso de experimentación, pueden existir irregularidades en

20

MECANICA DE SUELOS la constancia de la altura del agua de la fuente de ingreso al aparato, lo cual puede afectar en cierta medida a la altura real de la experimentación.

Coeficiente de Permeabilidad (cm/s)

GRÁFICO N° 01: Coeficiente de Permeabilidad (k) Vs. Carga Hidraúlica (∆h) 0.0000680 0.0000660 0.0000640 0.0000620 0.0000600 0.0000580 0.0000560 0.0000540 0.0000520 0.0000500 0.0000480 76

72.8

79.3

Carga Hidraúlica(cm)

Para el segundo y tercer gráfico comparativo, se utilizan nuevos cálculos para la obtención de resultados adicionales: Flujo volumétrico, descrito como la relación entre el volumen requerido y una unidad de tiempo. Gradiente hidráulico, resultante de la división entre la altura de caída hidráulica y la altura de la muestra de suelo estudiada. K (cm/s)

h (cm)

V (cm3)

T (s)

L (cm)

Gradiente Hidráulico

0.004775

76

172.79

120

11.43

6.65

Flujo Volumétrico (cm3/s) 1.44

0.004324

72.8

149.81

120

11.43

6.37

1.25

0.004006

79.3

151.19

120

11.43

6.94

1.26

Fuente:propia La relación denotada entre el coeficiente de permeabilidad y el gradiente hidráulico es muy similar a la relación antes estudiada, debido a que la gradiente

21

MECANICA DE SUELOS

Coeficiente de permeabilidad (cm/s)

es una división de la misma caída hidráulica y la altura de muestra, que es constante para cada uno de los casos.

GRÁFICO N° 02: Coeficiente de Permeabilidad (cm/s) Vs. Gradiente Hidraúlico (cm) 0.0000700 0.0000650 0.0000600

0.0000550 0.0000500 0.0000450 6.65

6.36

6.93

Gradiente Hidraulico (∆ℎ/𝐿) (cm)

Finalmente, la tercera relación corresponde a la establecida entre el gradiente hidráulico y el flujo volumétrico, teniéndose un flujo volumétrico relativamente bajo donde la primera gradiente es ligeramente mayor a las otros dos ensayos esto se podría explicar por la diferenci en nuestro volumen y tambien por la maquina ya que una parte del equipo como la piedra porosa inferior se encontraba rota y ello pudo afectar como tambien el equipo uno de los lados para ajustar se veía una de las varillas dobladas.

Flujo Volumétrico (cm3/seg)

GRÁFICO N° 3: Flujo Volumétrico (cm3/seg) Vs. Gradiente Hidráulico (cm) 0.0760 0.0740 0.0720 0.0700 0.0680 0.0660 0.0640 0.0620 0.0600 0.0580 6.65

6.36

Gradiente Hidráulico(cm)

22

6.93

MECANICA DE SUELOS 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACCIONES: Conclusiones: Se obtuvo el Gradiente Hidráulico promedio que fue 6.6482 cm;. Se recomienda que como mínimo se tomen 3 datos de la pérdida de carga y 3 datos de la distancia (L) donde ocurre dicha pérdida. Realizado los ensayos y asciendo los cálculos necesarios concluimos con un dato promedio de la permeabilidad (k) que fue 0.00437. En el material ensayado; se halló el Flujo Volumétrico, el cual fue para H 1= 1.44 cm3/s; H2= 1.25 cm3/s; H3= 1.26 cm3/s. De acuerdo con el rango de valores del coeficiente de permeabilidad (K), el tipo de suelo es arena fina con un grado de permeabilidad media. La desviación estándar resulto 0.0003864 el cual es aceptable por lo tanto los ensayos obtubieron la minima variacion. Recomendaciones:  Se recomienda realizar tres veces el ensayo con diferentes muestras de suelo y varias tomas de medidas tanto de altura, área, longitud y tiempo para calcular el promedio y conseguir mayor precisión y menor error. 



Al agregarle un caudal de agua constante a la muestra, hará que su coeficiente de permeabilidad varíe dependiendo de las alturas a las que fue tomada. Se recomienda mantener el agua a altura constante, pues al variar el nivel de agua se generan errores en los cálculos, los cuales nos darían un resultado erróneo. Instalar correctamente el permeámetro para impedir salidas de agua por los costados.

7. REFERENCIAS: 

Alarcón, B. y Alva, J. (2011). Ensayos de permeabilidad en materiales de baja de permeabilidad compactados. En PROYECTO LIBRO DIGITAL. Recuperado de http://guzlop-editoras.com/web_des/ing01/civil/pld0090.pdf

23

MECANICA DE SUELOS



Borfitz, A. (2008) GEOTECNIA - PERMEABILIDAD. En U.N.N.E. - Facultad de Ingeniería. Recuperado de http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/l5-p.pdf



Angelone, S., Garibay, M. y Cauhapé, M. (2006). Permeabilidad de suelos. En Universidad Nacional

de

Rosario.

Recuperado

de

https://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Permeabilidad%20en%20Suelos.pdf 

Gonzáles,M.

(2001).

El

terreno.

https://books.google.com.pe/books?id=0srD--d-

TQMC&printsec=frontcover&dq=gonzales+caballero+matilde+2001&hl=es&sa=X&ved =0ahUKEwiv3d7Qj7zeAhVRvFkKHTQyBvIQ6AEIKTAA#v=onepage&q=gonzales%2 0caballero%20matilde%202001&f=false

24

MECANICA DE SUELOS 8. CANEXOS:

Fig- 15

Fig- 14

Fig- 16 Supervición

Fig- 18*

25

MECANICA DE SUELOS 9. APÉNDICES:

1

ENSAYOS PARA LA DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD EN SUELOS -

1. INTRODUCCIÓN La permeabilidad es el flujo de agua y de aire en el suelo a través de sus vacíos a una cierta temperatura y bajo la acción de una carga hidrostática, es una propiedad importante para el desarrollo de obras de ingeniería. La permeabilidad del suelo se puede ver afectada por factores como cárcavas, grietas y la viscosidad de fluidos que pueden alterar la textura, consistencia, profundidad de las capas impermeables y la disposición de las capas del suelo. Estos factores son importantes para determinar si es probable que las mediciones de la permeabilidad son representativas, es decir, para determinar la conductividad hidráulica o coeficiente de permeabilidad (Vargas & Vélez, 2012).

3. -

Para el estudio del coeficiente de permeabilidad existen diferentes métodos, entre ellos están los ensayos de laboratorio definidos como Ensayo de cabeza constante y Ensayo de cabeza variable. El ensayo de cabeza constante consiste en mantener una carga de 50 mm de agua sobre un material durante un tiempo determinado, se utiliza cuando pasa una cantidad grande de agua sobre el material dificultando la toma de las medidas, en cambio, el ensayo de cabeza variable consiste en dirigir el paso de una columna de agua que pasa a través del material estudiado, se ejecuta cuando la cantidad de agua que pasa a través del espécimen es poca o tiene un caudal lento que facilita la toma exacta de las lecturas. Estos ensayos permiten identificar las funciones y los usos de los materiales (arenosos, arcillosos, entre otros) con el fin de predecir el comportamiento de estructuras reales (Norma E 905. Invias).

MATERIALES

Permeámetros Disco poroso Manómetros Tanque de cabeza constante Embudos Suelo previamente compactado Bomba de vacío Tubos manométricos Balanza Cucharón Misceláneos Termómetro. Cronometro.

4. METODOLOGÍA 4.1 Ensayo de cabeza constante:

En el ensayo de cabeza constante los niveles de agua en el permeámetro se mantienen constantes, la diferencia de dichos niveles determina la perdida de carga y el índice de velocidad, aunque no son muy exactos los valores que se obtienen, estos pueden establecer el nivel de aceptación o no del material (Ricci, et al. 2006). Este ensayo es aplicable a suelos permeables (arenas, limos, gravas, entre otros). Por otro lado, en el ensayo de cabeza variable, la cantidad de agua perdida se mide a través de la relación entre la caída del nivel de agua en un tubo recto ubicado sobre la muestra y el tiempo transcurrido, teniendo en cuenta las dimensiones del tubo. Este método es muy exacto para el estudio de suelos menos permeables como la arcilla (Angelone, et al. 2006).

2.

Mediante los ensayos de cabeza constante y cabeza variable determinar el coeficiente de permeabilidad para un suelo granular y para un suelo fino.

OBJETIVO

26

1.

Se debe escoger por cuarteo una muestra representativa de suelo granular secado al aire, que contenga menos del 10% de suelo que pase el tamiz de 75 μm (No.200). Para este caso se tuvo 1800g por cada uno de los especímenes ensayados.

2.

Para todos los especímenes se usó el mismo tipo de suelo, solo que la variación se tuvo en el grado de compactación.

3.

La muestra de suelo debió ensayarse para determinar su contenido de agua, su granulometría y el peso unitario de las partículas sólidas con el fin de encontrar su relación de vacíos, estos fueron los datos obtenidos:

4.

Se pesó la muestra, se ubicó en la base del permeámetro al cual se le tomó la altura, y el diámetro interno.

5.

Se acondicionó una carga de agua colocándola en el permeámetro. Luego se sometió la muestra a una corriente constante de agua unidireccional que cargó el permeámetro hasta que se observó una diferencia de carga a través de una muestra de 50 mm de columna de agua sobre el material, la cual se estabilizó. Se observo que no quedara aire atrapado

MECANICA DE SUELOS

1.

diferencia de carga a través de una muestra de 50 mm de columna de agua sobre el material, la cual se estabilizó. Se observo que no quedara aire atrapado en el sistema.

2.

Luego se destinó un recipiente para recoger el agua a la salida del permeámetro. Se tomaron las lecturas del tiempo que transcurrió en caer el agua. Se registraron las alturas alcanzadas por las cabezas de presión en cada uno de los piezómetros instalados en las probetas.

4.1 Ensayo de cabeza variable: 3.

Se pesó la muestra, y se ubico en la base del permeámetro al cual se le tomó la altura, y el diámetro interno para calcular el volumen.

4.

Se acondicionó una carga de agua colocándola en el permeámetro. Luego se sometió la muestra a una corriente constante de agua unidireccional que cargó el permeámetro hasta que se observó una diferencia de carga a través de una muestra de 50 mm de columna de agua sobre el material, la cual se estabilizo a los 5 minutos. Se observo que no quedara aire atrapado en el sistema.

5.

Luego se suministró mas agua hasta que alcanzó 80mm. En este punto, se comenzó a cronometrar y determinar el tiempo en el cual el nivel de agua descendió hasta 20mm.

6.

Se registró aparte del diámetro la temperatura del agua. Se realizaron los correspondientes cálculos de permeabilidad.

27