8 Fluxo

Água no solo: fluxo e tensões de percolação
• Problemas práticos :
a) Barragem de terra;

Mecânica dos Solos 1

b) Análise de recalques (adensamento);
c) Estudos de estabilidade (cálculo da tensão);
d) Cálculo das tensões geostáticas;
e) Empuxo de terra.

• Conceitos básicos para o estudo de fluxo de água nos solos: i. Permeabilidade dos solos (lei de Darcy); ii. Conservação de energia (Bernoulli); iii.Conservação de massa.

Lei de Darcy (1850):
h

Q K

z

h
A
L

Q = vazão
Mecânica dos Solos 1

L

A = área da seção transversal do permeâmetro
K = coeficiente de permeabilidade
h = carga dissipada na percolação

h
, gradiente hidráulico Q KiA i L

v

Q KiA

Ki , velocidade
A
A

com que a água percola a areia

A lei de Darcy é válida para fluxo laminar (baixa velocidade) Segundo Taylor (1948) solos com D10 > 0,5 mm

fluxo turbulento.

Determinação do coeficiente de permeabilidade
 Diretamente:

Mecânica dos Solos 1

Em laboratório: Permeâmetro de carga constante
Permeâmetro de carga variável

Em campo: Ensaio durante sondagem
Ensaio de bombeamento
Ensaio em poços ou cavas

 Indiretamente:
Ensaio de adensamento
Curva granulométrica:
Equação de Hazen:
(areias com CNU<5)

K 100D102

com D10 em cm.

Permeâmetro constante de

carga (solos granulares) Mecânica dos Solos 1

Mantida a carga h, durante um certo tempo, a água percolada é colhida e seu volume medido.

h

K

L

Q

volume tempo Q iA Permeâmetro de carga (solos finos) variável os valores h obtidos para diversos valores de
Medem-se
tempo decorrido desde o início do ensaio.

Mecânica dos Solos 1

Vazão da água que passa pelo solo =

dh

Q  a

Vazão da água que passa pela bureta h

dh
a
K A dt L dh A
 K dt h aL dh dt hf

hi h

L

Q K

h
A
L

tf

dh
KA
 dt  h ti aL hi ln

hf hi  K

A t aL

hi aL aL hi ou K

2
,
3 log K  ln
At
hf
At h f

Coeficiente de permeabilidade: valores típicos
Solo

K (m/s)

Argilas

< 10-9

Mecânica dos Solos 1

Siltes

10-6 a 10-9

Areias argilosas