PRACTICA DE LABORATORIO 5: MEDIDA DE LA PERMEABILIDAD

Transcripción

1 PRACTICA DE LABORATORIO 5: MEDIDA DE LA PERMEABILIDAD 1. OBJETIO La Prácica 5 va a cenrare en la deerminación de la permeabilidad de un uelo arenoo ípico (arena de la playa de Caelldefel). Sin embargo ambién e comprobará la exiencia del fenómeno de licuefacción de la arena para un gradiene hidráulico deerminado. 2. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. RESULTADOS La eapa de la prácica on la iguiene: 1. Preparación de la probea. Deerminación de u denidad y poroidad. 2. Medida de la permeabilidad mediane el méodo del permeámero de carga variable. 3. Medida de la permeabilidad mediane el méodo del permeámero de carga conane, (empleando vario gradiene). 4. Deerminación del gradiene hidráulico críico. Lo reulado y dicuione que deberán incluire en el informe de la prácica, erán como mínimo lo iguiene: alor de la denidad y de la poroidad. Comparación con lo valore ípico en una arena. alor de la permeabilidad obenido con lo diferene méodo y gradiene. Dicuión de lo valore enconrado. alor del gradiene hidráulico críico medido. Comparación con el valor eperado a parir de la denidad de la arena. 3. METODOLOGIA A SEGUIR EN EL ENSAYO En lo aparado iguiene e acompaña información relaiva a la forma de ejecuar lo divero enayo. 3.1 Maerial a enayar El maerial a enayar e arena limpia mal graduada de la playa de Caelldefel. La Figura 1 muera la curva granulomérica de ea arena. La denidad de la parícula de arena e de 2.7 Mg/m Equipo El equipo a uilizar e muera en el equema de la Figura 2. Cona de lo iguiene elemeno:

2 Figura 1. Granulomería de la arena a enayar en el enayo de permeabilidad. 2. Equema del equipo Figura

3 Recipiene para colocar la arena. Burea para el enayo de carga variable. Depóio con veredero para el enayo de carga conane. Columna de crial graduado para medida del nivel piezomérico. Dico meálico para comprobar la exiencia de ifonamieno. Recipiene graduado (probea) para medir el volumen de agua infilrado. Cronómero. 3.2 Expoición general Deerminación de la permeabilidad de una arena a parir de u granulomería Para una arena uniforme e puede emplear la fórmula de Hazen, K=1D,donde i e exprea D 1 en cm e obiene la permeabilidad en cm/ Deerminación de la permeabilidad en laboraorio Exien do méodo ípico para la medida de la permeabilidad en el laboraorio egún e uilice un gradiene conane o variable. En ambo cao ea medida e baa en la ley de Darcy: Q = AK h (1) donde Q e el caudal infilrado, A la ección de uelo araveada por el agua, K la permeabilidad y h el gradiene de alura piezomérica. A parir de la ecuación (1) e inmediao evaluar el valor de la permeabilidad en el cao de que e fije el valor del gradiene y e mida el caudal de agua que circula a ravé de uelo (enayo de gradiene conane). El méodo de carga conane iene la limiación de er leno y poco precio en el cao de uelo poco permeable donde lo caudale a medir on pequeño. Para permeabilidade menore de 1-6 m/ e conveniene uilizar el méodo de carga variable. En el enayo de carga variable e hace circular a ravé del uelo el agua conenida en un ubo graduado de pequeña ección cuyo nivel e va reduciendo a medida que el agua araviea el uelo. El gradiene e máximo al inicio y e nulo cuando el nivel del agua en el ubo ha decendido haa igualare al del nivel del agua que ale del uelo. Si no e ienen en cuena la pérdida de carga en lo ubo, la permeabilidad (K) del uelo puede calculare de acuerdo con la expreión iguiene: h K A h() L a (2) ln = donde h y h() on la diferencia de alura piezomérica enre lo borde del uelo (ver figura 2) correpondiene a lo iempo iniciale (=) y depué de iniciado el flujo, L e la longiud de la muera, A e la ección de la muera y a e la ección ranveral del ubo graduado.

4 Por úlimo, el gradiene críico en un flujo verical acendene e produce cuando la fuerza de filración ( ω h) e igualan al valor de la fuerza de maa efeciva debida a '. En ee cao, el valor de la enión efeciva verical e anula, la arena pierde oda u reiencia a efuerzo corane y e compora como un fluido. 3.3 Procedimieno Medida de denidade y preparación del enayo. 1. Se mide el diámero inerno del cilindro (D) y la alura de la muera de uelo (L). A parir de ea medida y abiendo que el peo de arena eca en la muera e de =2 kg (19.62 N), puede calculare el volumen ocupado por la muera de uelo ( ), el volumen ocupado por la parícula ólida ( ) y el volumen de agua denro de lo poro de la muera ( ), (que e el mimo que el volumen de lo poro ya que la muera eá aurada). El peo epecífico de la parícula del uelo ( ) e de 2.7 g/cm 3 (26.49 kn/m 3 ). 2 = L π D = = - / 4 Con eo dao puede calculare el peo epecífico eco ( d ), el peo epecífico naural ( n ), la poroidad (n), y el peo epecífico umergido ( ): d = n = + n = ' = n 2. Abrir la válvula C y B, llenar de agua el volumen que queda enre la arena y el borde uperior del cilindro (cerrarla una vez el agua empiece a alir por el reboadero). 3. Abriendo la válvula A comprobar que el agua baja por el ubo delgado haa deenere en un nivel que correponde con el del ubo. En condicione hidroáica, el nivel del agua en el ubo Carga variable 1. Abrir la válvula A y poner en marcha el cronómero. Tomar noa del iempo neceario ( i ) para que el nivel del agua decienda haa una erie de valore h( i ) medido obre la marca de la burea graduada. Para obener el valor de la alura piezomérica repeco al nivel de alida () e puede hacer uo de la marca en la burea graduada. 2. Cerrar la válvula A y volver a rellenar el ubo con agua. 3. Repeir do vece má lo pao 1 a 3. Al acabar dejar cerrada la válvula A. 4. Dibujar obre papel milimerado lo pare de puno (ln(h( i )), i ) y obener el valor de la permeabilidad uilizando la expreión (2). El procedimieno má correco e

5 enconrar la permeabilidad a ravé de pendiene de la reca de regreión enre dicha variable Carga conane 1. Abrir la válvula a, b y c. Hay que procurar eliminar la poible burbuja de aire ocluida en lo re ubo de medida de alura piezomérica, para ello debe preionare con lo dedo obre lo ubo de goma de conexión. Con la válvula A y B cerrada, y en condicione hidroáica, el nivel de lo re ubo debe coincidir con el de alida de agua del permeámero. 2. Abrir la válvula B. Regular el grifo de enrada de agua en el depóio (C) de forma que el nivel del agua permanezca eable. 3. Obener el gradiene de alura piezomérica h a parir de la lecura del nivel del agua en lo re ubo piezomérico (a, b y c) iuado en el panel. 4. Poner en marcha el cronómero y omar noa del iempo i empleado en recoger un volumen de agua ( i ) en la probea P a la alida del permeámero. Obener el valor del caudal Q. 5. Dibujar obre papel milimerado el par de puno ( h, Q) y obener el valor de la permeabilidad uilizando la expreión (1). 6. Repeir do vece má lo pao 2) a 5), aumenando cada vez en uno 4-5 cm el valor de la alura del reboadero Sifonamieno 1. Colocar un dico meálico obre la uperficie de la arena. 2. Aumenar el valor del gradiene ubiendo el nivel del reboadero lenamene obervando el comporamieno de la arena y omando noa del valor de la alura en el panel de ubo piezomérico. 3. Cuando e oberve la licuefacción, calcular el valor del gradiene críico. En ee momeno el dico de meal colocado inicialmene obre la uperficie de la arena e hundirá en ella.