View
217
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 1/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Fluxo em Solos Não Saturados
Bibliografia em português: pouca Em inglês: FREDLUND & RAHARDJO (1993)
Esta aula deve ser seguida com atenção e notasdevem ser tomadas
Questionário sobre o assunto desta aula serádisponibilizado
A próxima aula servirá para revisão de todo o
assunto da prova, incluindo o conteúdo desta aula
Slide 1/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 2/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Definição de Solos Não Saturados
Associação entre os raios dos meniscos capilares com a sucçãoem um solo não saturado
Definição
Solos com grau de saturaçãoabaixo de 100%
Solos com presença de ar nosporos
Presença de ar e água no solo: formação demeniscos
Quanto menores as partículas e quanto menora quantidade de água no solo, menor o raiodos meniscos
Raios menores indicam maior diferença entre apressão interna e externa ao menisco
Esta diferença é a sucção matricial
Slide 2/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 3/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
A água em Solos Não Saturados
Condição das fases de um solo
Definição
Solos com grau de saturaçãoabaixo de 100%
Solos com presença de ar nosporos
Condição das fase no solo
S = 100%: fase água contínua
S > 85%: fase água contínua efase ar descontínua (bolha de aroclusas)
Sres < S < 85%: fases ar e águacontínuas: fluxo independentes de
ambas as fases S < Sres: fase ar contínua e faseágua descontínua (água imóvel)
Slide 3/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 4/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Perfil de poropressão de água
Influência das condições atmosféricas no perfil de poro-pressão
Perfil de poro-pressão
Linha freática:
Função das condiçõesatmosféricas, geológicas, tipode solo
Flutuações ao longo do ano
Poro-pressão negativa:
Ausência de fluxos nasuperfície: condiçãohidrostática
Infiltração: redução dasucção na superfície
Evaporação: aumento dasucção na superfície
Transpiração das plantas:verificar profundidade dasraízes
Slide 4/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 5/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Curva característica solo-água
Perfil de umidade
Perfil de umidade
Curva característica:
Relação entre a umidade e asucção do solo
Histerese: diferenças entre atrajetória de molhagem e de
secagem
Curva característica solo-agua
Slide 5/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 6/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Curva característica solo-água
Curvas características solo-agua para vários tipos de solos
É a mais importante propriedade deum solo não saturado
Pode ser expressa em termos de:
Grau de saturação
Umidade (gravimétrica)
Umidade volumétrica Função da distribuição de tamanhode poros e do tipo de mineral
Pontos interessantes:
Umidade de saturação
Valor de entrada de ar
Condição residual
Slide 6/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 7/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Variáveis de tensão paraSolos Não Saturados
Variáveis de tensão do solo
Solos saturados
Tensões efetivas
Solos não saturados
Duas variáveis independentes
1- Tensão total líquida
2- Sucção matricial Essas duas variáveis detensão de reduzem à tensãoefetiva quando a sucção tende àzero
Slide 7/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 8/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
A sucção causa fluxo?
Gradientes de pressão e de sucção através de um elemento de solo
Resposta: NÃO Quem causa fluxo de água,mesmo no solo não saturado, é ogradiente de carga hidráulica
O fluxo de água podeacontecer de forma independente
ao fluxo de ar Os exemplos ao lado ilustramcomo os fluxos de ar e água sãoindependentes
Slide 8/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 9/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Carga hidráulica
Conceito de carga hidráulica para solos saturados e não saturdados
Piezômetro: mede cargahidráulica quandoporopressão é positiva
Tensiômetro: mede cargahidráulica quandoporopressão é negativa
A definição original de cargahidráulica permanece válida para solos saturados.
Slide 9/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 10/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Lei de D’arcy para Solos Não Saturados
A Lei de D’arcy permanece válida
A permeabilidade, no entanto, passa à ser função da quantidade de águaarmazenada no solo
vy é a velocidade de fluxo de D’arcy
k( ) é a função de condutividade hidráulica
h é a carga hidráulica
y
hk v w
y
w
y
)(q
Slide 10/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 11/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Função de permeabilidade
Relação entre a permeabilidade e a quantidade deágua no solo
Função de permeabilidade é a relaçãoentre a permeabilidade do solo e a sucção
A água só passa por onde tem água.Ou seja: a secção de fluxo é reduzidacom o aumento da sucção
A tortuosidade do fluxo aumenta com
o aumento da sucção Escala bi-log é comumente adotada
A permeabilidade começa a diminuirapenas a partir do ponto em que aquantidade de água começa a diminuir
Este ponto é conhecido como valor
de entrada de ar A taxa de diminuição da permeabilidade éproporcional à taxa com que o solo seca
Slide 11/12
7/23/2019 02 Capitulo 7B - Fluxo Nao Saturado (1)
http://slidepdf.com/reader/full/02-capitulo-7b-fluxo-nao-saturado-1 12/12
Mecânica dos Solos II
Prof. Gilson Gitirana Jr.
Função de permeabilidade
Relação entre a permeabilidade e a quantidade deágua no solo
A curva característica de areia e argilassão distintas
A areia tem geralmente um valor deentrada de ar muito menor e perde água deforma mais vertiginosa com o aumento dasucção
Apesar a permeabilidade da arei saturadaser maior que a da argila, para baixosvalores de sucção a argila ainda mantém suapermeabilidade, enquanto que a areia perdede forma considerável
Sucção
Sucção
P e r m e a b i l i d a d e
G
r a u d e s a t u r a ç ã o
Argila
Argila
Areia
Areia
Slide 12/12
Recommended