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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS “DETERMINACIÓN DE LA PERMEABILIDAD EN EL LABORATORIO” INTRODUCCION La permeabilidad representa la velocidad a la que un fluido puede pasar a través de los poros de un sólido. Si el suelo tiene una alta permeabilidad, el agua de lluvia será absorbida fácilmente. Si la permeabilidad es baja, esta tenderá a acumularse o a correr sobre la superficie si existe un desnivel en la misma. El flujo de agua a través de medios porosos, como lo es el suelo, está gobernada por la la Ley de Darcy. Para velocidades suficientemente pequeñas, el caudal queda expresado por: Q= d V = k Ai dt

“A” es el área total de la sección transversal del filtro. “i” es el gradiente hidráulico del flujo, medido con la expresión: i = (h1-h2) L

La ecuación de continuidad del caudal establece: Q= A * v Siendo A el área del conducto y v la velocidad del flujo. Llevando esta expresión a la Ley de Darcy, se deduce que: v=k*i O sea, que donde la Ley de Darcy es aplicable, la velocidad del flujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico; esto indica que dentro del campo de aplicabilidad de la Ley de Darcy, el flujo en el suelo es laminar. El las ecuaciones relacionadas con la Ley de Darcy, aparece una constante física de proporcionalidad, k, llamada Coeficiente de Permeabilidad y puede verse que sus unidades son las correspondientes a una velocidad. Esto se ha utilizado para definir en términos simples el coeficiente de permeabilidad de un suelo como la velocidad del agua a través del mismo, cuando está sujeta a un gradiente hidráulico unitario. El valor de k indica la mayor o menor facilidad con que el agua fluye a través del suelo, estando sujeta a un gradiente hidráulico dado.

PROCEDIMIENTO: Para medir la permeabilidad de un suelo en el laboratorio se usan comúnmente los permeámetros tanto de cabeza constante como de cabeza variable. Una muestra de suelo de área transversal A y longitud L. confinada en un tubo, se somete a una carga hidráulica h. El agua fluye a través de la muestra, midiéndose la cantidad de agua ( en cm3) que pasa en el tiempo t. Aplicando la Ley de Darcy: V = k*A*i*t Donde: V es la cantidad de agua i = h/L Entonces K = VL hAt

Este tipo de permeámetro (Cabeza Constante) es aplicable para suelos friccionantes, ya que en suelos poco permeables, el tiempo de prueba se hace tan largo, que deja de ser práctico. Muestra de suelo utilizada para la prueba. En este caso se utilizó arena.

Materiales y Equipo.

Sistema para montar el permeámetro. Filtro, piedra porosa.

Cronómetro

Sistema para proporcionar la carga hidráulica

Probeta graduada.

Mediciones

de

las dimensiones del

molde

L =____ cm DIAMETRO = ______cm

En este caso hay que colocar teflón en los bordes del molde para que el agua no se filtre por ahí y las pruebas salgan como se espera.

Colocación de la arena y remoldeo para que permanezca lo más parecido a un estrato.

Cosas importantes en el armado del sistema. Colocación del papel filtro para que la piedra porosa no se ensucie con la muestra del suelo, y un resorte para garantizar que la piedra que se coloca arriba de la muestra se mantenga en su lugar.

Armad o final del sistema .

La base tiene un orificio para descargar el agua que pasa por la muestra. Con esta salida podemos calcular el caudal que está pasando por la muestra, tomando el volumen que pasa en 60 segundos.

Salida de Agua en el permeámetro.

Chorro de agua.

Para tomar el volumen que se descarga en 60 segundos, se coloca un vaso químico para retener ese volumen y luego se pasa a una probeta graduada para conocer cuánto es.

En esta figura se muestra como se toma la medida de la altura de agua (cabeza constante). Aquí no se ve hasta donde llega esa h, pero se refiere hasta el nivel donde se encuentra el permeámetro.

Hagua =

La carga es constante para esta prueba. Y se mide desde la salida en la caja (arriba) hasta el nivel al que se tiene el permeámetro.

La ecuación a utilizar y qué significa cada variable de esa ecuación.

cm

DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD METODO -PERMEAMETRO CABEZA CONSTANTE-

DATOS DE LA MUESTRA Diámetro (cm) : Altura de la muestra(cm):

Area (cm2):

DATOS DE LA PRUEBA Altura nivel de agua constante : _________ cm. N°

Tiempo (seg)

1 2 3 4 5

N°

Observaciones:

K= VL /hAt

Temperatura del agua :______ ° C Volumen agua drenado (cc)