(84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar Ernesto Strina: estrina@fi.uba.ar
Índice Ley de Darcy Permeámetros Flujo unidimensional Gradiente hidráulico crítico 2
Ley de Bernouilli El potencial total de un fluido en movimiento es 2 h = + + 2 Cuando la velocidad de flujo es despreciable queda h = + 3
Ley de Darcy Hipótesis Medio poroso uniforme Flujo laminar La velocidad de flujo es linealmente proporcional al gradiente hidráulico = h = k s el coeficiente de permeabilidad, que depende de la viscosidad del fluido 4
Velocidad de filtración La velocidad real de filtración es mayor, porque el área efectiva de flujo es únicamente el área del espacio poral = h = = = = + 5 = 1 + =
Estimaciones del coeficiente de permeabilidad Allen Hazen (1986) = Arenas SP sueltas: C = 150 Arenas SW densas: C = 50 Coeficientes de permeabilidad Arena gruesa 10 0 cm/s 10-2 cm/s Arena fina 10-1 cm/s 10-4 cm/s Limos 10-4 cm/s 10-7 cm/s Arcillas 10-6 cm/s 10-9 cm/s 6
Índice Ley de Darcy Permeámetros Flujo unidimensional Gradiente hidráulico crítico 7
Permeámetro de carga constante Experiencia en laboratorio El permeámetro de carga constante es un cilindro A lleno de suelo por el que fluye agua Caudal Velocidad = Vol L h Darcy = Permeabilidad = 8
Permeámetro de carga constante Experiencia en laboratorio A Vol L h 9
Permeámetro de carga constante Experiencia en laboratorio A Vol L h 10
Permeámetro de carga constante Experiencia en laboratorio A Vol L h 11
Permeámetro de carga constante Experiencia en laboratorio A Vol L h 12
Permeámetro de carga constante Experiencia en laboratorio A Vol L h 13
Permeámetro de carga variable Experiencia en laboratorio Tubo diámetro pequeño (poco volumen) a Velocidad Caudal En el tubo = = h = = h = h A h2 h1 Igualando = h h L 14 Permeabilidad = ln h h
Índice Ley de Darcy Permeámetros Flujo unidimensional Gradiente hidráulico crítico 15
Flujo paralelo a la estratificación Flujo paralelo: El gradiente es el mismo para ambos estratos = + = + = ( ) = ( ) = + + 16 Ejercicio en pizarrón
Flujo normal a la estratificación Flujo normal: el caudal es el mismo para ambos estratos h = h + h h = = = h + h + = + + h 17 Ejercicio en pizarrón
Flujo por peso propio En el flujo por peso propio el agua baja a través del suelo con presión constante e igual a 0 0 kpa 0 kpa 0 kpa = = = h 18
Flujo por peso propio En el flujo por peso propio el agua baja a través del suelo con presión constante e igual a 0 = = 0kPa = = = h 19 h = + + = = h = h = 1
Índice Ley de Darcy Permeámetros Flujo unidimensional Gradiente hidráulico crítico 20
Gradiente hidráulico crítico El gradiente hidráulico crítico es el que produce presión efectiva nula = h + h = h = 0kPa h h = = 21
Ejercicio - Enunciado Calcule Caudal Gradiente hidráulico crítico Diagramas de presiones = 10 = 20 11 6 5 6 10 = 10 22 = 22
Ejercicio - Solución Caudal + = + = = = 6 + 10 6 10 / + 10 10 / h + = 2.3 10 = 2.3 10 6 = 0.87 10 16 = = 0.87 10 97 = 8.4 10 23
Ejercicio Diagrama de presiones 0 kpa 0.50 1.70 11 6 5 6 10 24 3.90
Ejercicio Diagrama de presiones 0 kpa 0.50 1.70 0 kpa 0.50 1.61 11 6 5 6 10 25 3.90 2.10 2.70
Ejercicio Diagrama de presiones 0.87 10 / h = = = 1 10 / 0.87 10 / h = = = 1 10 / 0 kpa 0.50 0 kpa 0.50 1.70 1.61 6 = 5.1 10 = 0.9 11 6 5 6 10 26 3.90 2.10 2.70
Ejercicio Diagrama de presiones 0.87 10 / h = = = 1 10 / 0.87 10 / h = = = 1 10 / 0 kpa 0.50 0 kpa 0.50 0 kpa 1.70 1.61 0.09 6 = 5.1 10 = 0.9 11 6 5 6 10 27 3.90 2.10 2.70 1.20
Ejercicio Gradiente hidráulico crítico = 0 = + + h, = 1.70 h, = 6.0 h, h = h 0 kpa 0.50 1.70 0 kpa = 6.0 0.50 1.70 6.0 5.1 0 kpa 0.00 = 7.06 11 6 5 6 10 28 3.90 2.10 2.81 1.09
Bibliografía Básica Jiménez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos. Ed. Rueda Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecánica de Suelos. UPC, 2003. Complementaria Fredlund y otros. Unsaturated Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley Mitchell, J. Fundamentals of soil behavior. 3ª Ed. Wiley. 29