8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
1/32
PROPIEDADESHIDRAULICASDE LOS SUELOS
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
2/32
TENSION SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD
TENSION SUPERFICIAL.
Propiedad de un liquido en la interfase Liquido-gas
Moléculas dela superficie
soportanFuerzas de tensión
Explican el rebote de una piedra y la formación degotas.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
3/32
T = Tensión Superficial N/mm (Newtons / milímetro)
Newton = kg. m/seg2
El valor de la tensión es de 73 dinas/cm ≈ 0.074 gf/cm.gf= gramos fuerza.
La tensión se mide en unidades de trabajo (W) o energía
entre unidades de área (A) y representa la fuerza por unidadde longitud en cualquier línea sobre la superficie
=
T es el trabajo (W) para aumentar el Área (A)
de una superficie liquida
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
4/32
CAPILARIDAD
Es el fenómeno debido a la tensión superficial por el cual unliquido asciende por tubos de pequeño diámetro y laminas muy
próximas.
Cohesión= atracción moléculas iguales.
Adhesión = atracción moléculas diferentes.
Dependen de las
sustancias
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
5/32
= . Fv = F + UR2
Fv = 2RTcos + UR2
= 4
= hc γ
=4
=0.3()
()
= 1
= 0.074 Temperatura = 20C.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
6/32
ASCENSO CAPILAR EN VARIOS TUBOS CAPILARES
A= Tubo de referencia con r aB= Tubo Corto r b > r aC = Agua no puede ascender.D= Tubo llenado por encima.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
7/32
ASCENSO CAPILAR EN SUELOS FINOS
Arenas Finas
(T#40 – T#200)
Sueltas hc = 0.3m – 2.0m
Densas hc = 0.4m – 3.5m
Arcillas( < T#200)
hc ≥ 10 m.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
8/32
CAPILARIDAD Y CONTRACCION EN SUELOSARCILLOSOS
La capilaridadse explica por
dos fuerzas
ABSORCIÓN
OSMÓTICA
Entre partículas activas del sueloy el agua, influyen la adherencia y la tensión superficial.
Propia de la fase liquida yexplicada por la concentraciónde iones
POTENCIAL DE HUMEDAD O SUCCION pF
Es la max. Tensión (H en cm) queejerce el esqueleto de los suelossobre el agua que se encuentraen los poros = ⇒
Si H =100000cm
pF =4
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
9/32
CONTRACCION Y EXPANSION
EN LAS ARCILLAS
Significa que aumentan los esfuerzos efectivos del suelo alperderse agua (evaporación, transpiración), porque el ángulo
→0. el suelo se contraerá , agrietándose.
Ejercicios pág. 45 cap. 6
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
10/32
AGUA EN EL SUELO
CICLO HIDROLOGICO
PRE=INF + ESC+EVP +TRA
EVOTRANSPIRACION Y LA INFILTRACION: DIFICIL DE EVALUAR
ESCORRENTIA: Fracción de desagüe se evalúa observando yaforando caudales por largos periodos en una cuenca.
La masa de agua evacuada por ESC y PRE permite establecerdos parámetros Cap y ESC - PRE
=
=
=
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
11/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
12/32
ORIGEN DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS
AGUAS ESTABLECIDAS
AGUAS LIBRES
• Incluidas en minerales y rocas• Constitución y cristalización.• Hidratación
• Aguas de penetración debido aescorrentías a la presión de lagos,mares etc.
• Aguas de condensación procedentes
de capas superficiales o profundas .
• Aguas de profundidad.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
13/32
MACIZOS TERREOS CON AGUA SUBTERRANEA
Acuicierres, Acuifugos, Hidrófugos: Depósitos con nula permeabilidad
Acuicludos: Macizos poco permeables
Acuíferos: macizos con permeabilidad Media a alta
Acuíferos confinados: El NAF esta a presión mayor que la atmosférica
Acuíferos inconfinados: El NAF esta a presión atmosférica
Acuíferos seminconfinados:
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
14/32
CLASES DE FLUJOFlujo Permanente: o Continuo se mantienen las condiciones deborde en el tiempo, dirección y velocidad constantes
Flujo Transiente: las condiciones de borde cambian en el tiempo,dirección y velocidad también cambian.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
15/32
AGUA SUBTERRANEA
A 16km de profundidad. no existe agua subterránea las rocasfluyen plásticamente y los poros están cerrados.
A 6km de profundidad: El agua es poca, aunque las rocas ya sonrígidas.
A 600 m: El agua pude recuperarse en pozos
NAF: Lugar geométrico de los niveles que alcanza la zonasaturada del suelo.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
16/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
17/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
18/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
19/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
20/32
ESTADOS DEL AGUA SUBTERRANEA
DE CONSTITUCIONQuímicamente enlazada
SOLIDA: Hielos productodel congelamiento
CAPILAR
GAVITACIONAL : el agua subterránea alimenta pozos y manantiales
VAPOR DE AGUA: Existe en el aire y su mov. correspondea gradientes térmicos.
• Constitución Molecular• Cristalina.• Zeolítica.
• Perenne: Antártida.• Semiperenne: Siberia
• Angular• Suspendida• Elevada: Sobre el NAF
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
21/32
PROPIEDADES DEL AGUA
DENSIDAD (
) Se define como la masa sobre el volumen ydepende de T PESO UNITARIO (
): Es el producto de la densidad por lagravedad (*g).
VISCOSIDAD DINÁMICA (n): n = t xy = Kg/m seg. y esfunción de la temperatura.VISCOSIDAD CINEMÁTICA (U): u = n/ 10-6 m2/seg y esfunción de la T.COMPRESIBILIDAD DEL FLUIDO (
b
): Es la variación de ladensidad con la presión.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
22/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
23/32
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DELMOVIMIENTO DE UN FLUIDO NO COMPRESIBLE.
TRES (3) PRINCIPIOS DE LA FISCA:Conservación de la Energía.Conservación de la Masa.Conservación del Movimiento Cinético.
FLUIDOSMedios
porosos
existen consisten Espacios
vacíos ycontinuos
garantizan
FlujoPERMEABLES
SUPOSICIONES
• El medio saturado• La masa incompresible• Solidos y Fluidos incompresibles• Solo varia el Volumen de Poros
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
24/32
CONSERVACION DE LA MASA
=
∆∆
= .
= = Vel. de Infiltracion.
Ecuacion de Continuidad.
+
+
=
x
=
+
En función de la relación devacíos eo
Si = 0 Flujo permanente
Si
≠ 0 Flujo trasciente
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
25/32
CONSERVACION DE LA ENERGIA
Las leyes de EULERSe aplican Líquidos sometidos a la
gravedad y en mov.permanente
EQUACIÓN DE BERNOULLI
=
C =
Velocidad alta en Sueloshv = V2/2g < 5,1 x10-4 cm, por eso se desprecia
H = hp + hz =
Cabeza Piezometrica H
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
26/32
CONSERVACION DEL MOMENTO
Ley de Darcy (empírica)
Velocidad de infiltración
Flujo
Material con porosidadcte. K. y gradiente
piezométrico i = H/L
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
27/32
La permeabilidad K del material
Forma de las partículasTamaño de los conductosLa relación de vacíos e.Viscosidad del fluido .La temperatura (afecta laviscosidad)
TANQUE DE AGUA (I)Como en el tanque no existe flujo, la cabeza total es h = cte., es decir
Z = -UW/W
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
28/32
TUBO CAPILAR (II)La tensión soporta el peso del agua, es decir
2RxTcos = Whc * R2
= ángulo del menisco.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
29/32
PRESION DE POROS U Y
POTENCIAL P EN EL SUELOPresion de Poros U. = La Presión Intersticial por
debajo del N.A.F.EL Potencial P.Mide la energía del sistema
= =
Z
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
30/32
Ejercicio:Calcular la presión de poros U en A y B, el potencial PA Y PB, y el
gradiente hidráulico i, entre A y B, para el permeámetro horizontal dela figura, basándose en los piezómetros A y B.
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
31/32
8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos
32/32
Ejercicio.Si en el caso anterior la permeabilidad es K = 5*10-3 m/seg, obtenga el
gasto Q (DARCY). = × ×
K= Permeabilidad = 5*10-3 m/seg.i = Gradiente Hidráulico = 0.2
A = Área = 2m x 2m
= × × = 5 × 10− × 0 . 2 × 2 × 2
= 4 × 1 0−
= 0.24
Top Related