Flujo unidimensional, Diapositivas de Mecánica de suelos

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MECÁNICA DE

SUELOS

BÁSICA

SEGUNDO SEMESTRE 2020

Prof. Catalina Lozada

CONTENIDO DEL CURSO

4. EL AGUA EN LOS SUELOS

Objetivo: Entender los conceptos básicos que rigen el flujo en medios

porosos y la importancia del análisis del efecto del agua sobre las

propiedades y el comportamiento de los suelos.

4. 1. Introducción

4. 2. El agua en condición estática: Nivel freático, presión hidrostática,

capilaridad.

4. 3. El agua en condición de flujo: Permeabilidad, ley de Dary.

4. 4. Flujo unidimensional.

Ley de Darcy

1. Defina permeabilidad. En que unidades se expresa.
2. ¿De que depende el coeficiente de conductividad hidráulica?
3. Indique la ley de Darcy y describa el experimento realizado por Darcy.
4. La dirección del flujo la determina. A) Cabeza total b) Cabeza de

presión c) Cabeza de posición.

5. Indique cual es la velocidad promedio y cual es la velocidad de

infiltración.

Flujo de agua – Ejercicio 1

Elevación (ft)

Cabeza (ft)

Suelo - Arena:

n = 0.

k = 1 ft / min

Velocidad

(ft/min)

v = ki

v = 1 ×12/6 = 2 ft/min

v

s

= 2 / 0.3 = 6 ft/min

Flujo de agua – Ejercicio 2

Elevación (ft)

Cabeza (ft)

Suelo - Arena:

n = 0.

k = 1 ft / min

Determinar:

Distribución de cabeza total, posición y

presión.

Flujo de agua – Ejercicio 2

Elevación (ft)

Cabeza (ft)

Suelo - Arena:

n = 0.

k = 1 ft / min

Velocidad

(ft/min)

Flujo de agua – Ejercicio 3 Determinar las cabezas de presión, altura

y total. Velocidad de infiltración?

Presión de aire

de 3.4 psi

Elevación (ft)

Suelo - Arena:

n = 0.33 k = 1 ft / min

Cabeza (ft)

γ

w

= 0.036lb/in

Flujo de agua – Ejercicio 3

Cabeza (ft)

Elevación /Posición (ft)

Determinar:

Distribución de cabeza total, posición y

presión.

hp=3.4/0.036 in =94.4 in = 7.86 ft

Cabeza de elevación

Cabeza total

Cabeza presión

Flujo de agua – Ejercicio 3

Velocidad (ft/min)

Elevación / Posición (ft)

Determinar:

Distribución de cabeza total, posición y

presión.

hp=4.3/0.036 in =94.4 in = 7.86 ft

Flujo de agua – Ejercicio 4

Elevación (ft)

Suelo 1:

A = 4 ft

2

n = ½

k = 2 ft / min

Suelo 2:

A = 2 ft

2

n = 1/

k = 1 ft / min

Cabeza (ft)

Determinar:

Distribución de cabeza total, posición y

presión.

Flujo de agua – Ejercicio 4

Elevación (ft)

Suelo 1:

A = 4 ft

2

n = ½

k = 2 ft / min

Suelo 2:

A = 2 ft

2

n = 1/

k = 1 ft / min

Cabeza (ft)

Flujo de agua – Ejercicio 4

Suelo 1:

A = 4 ft

2

n = ½

k = 2 ft / min

Suelo 2:

A = 2 ft

2

n = 1/

k = 1 ft / min

Ecuación de continuidad:

Q

1

= Q

2

k

1

i

1

A

1

= k

2

i

2

A

2

2 i

1

4 = 1 i

2

4 i

1

= i

2

4 (ΔH

1

)/L

1

= (ΔH

2

)/L

2

2 ΔH

1

= ΔH

2

Flujo de agua – Ejercicio 4

Elevación (ft)

Suelo 1:

A = 4 ft

2

n = ½

k = 2 ft / min

Suelo 2:

A = 2 ft

2

n = 1/

k = 1 ft / min

2 ΔH

1

= ΔH

2

Cabeza (ft)

Flujo de agua – Ejercicio 4 – velocidad de infiltración

Elevación (ft)

2 ΔH

1

= ΔH

2

Velocidad

(ft/min)

Cabeza (ft)