Permeabilidad del Suelo: Conceptos, Métodos de Medición y Ejercicios Prácticos, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica de suelos

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Mecánica de Suelos

Mgtr. Yuli P. Castro Mendoza

Videoconferencia Expositiva Sesión 10

Tema: Permeabilidad de los Suelos

Curso: Mecánica de Suelos

Videoconferencia Expositiva - Sesión 10

El agua presente en los suelos puede

provenir de distintas fuentes:

1.1 Prodencia del agua en el terreno

• AGUA DE SEDIMENTACIÓN:

Es aquella incluida en suelos sedimentarios

al depositarse sus partículas.

• AGUA DE INFILTRACIÓN:

Es la proveniente de lluvias, corriente de

agua o hielos, lagos y mares.

1.2 Nivel Freático

El nivel freático puede definirse como el nivel superior del agua en un acuífero o más

correctamente como el lugar donde la presión del agua es igual a la de la presión

atmosférica.

El nivel freático o también llamada capa

freática o napa freática puede medirse

mediante una perforación en el subsuelo.

La distancia medida entre el agua

subterránea y la superficie se corresponde

con el nivel freático.

1.4 Acuíferos

Un acuífero es el conjunto de rocas que permiten la permeabilidad del agua y la

pueden acumular en sus poros o grietas. A esta agua retenida en las estructuras

rocosas se la conoce como agua subterránea.

• Acuífugo: no posee capacidad de circulación ni retención de agua. Están representados en rocas muy compactas y que no se encuentran fracturadas tales como: granitos y basaltos (rocas ígneas), calizas (rocas calcáreas).
• Acuicludo: contiene agua en su interior, incluso hasta la saturación, pero no la transmite. Algunos ejemplos son las arcillas (lutitas) y arcillas limosas.
• Acuitardo: contiene agua y la transmite muy lentamente. Algunos ejemplos: limos (limolitas, lodolitas), arenas limosas, arenas arcillosas y todo material que se encuentre contaminado con arcillas.
• Acuífero: almacena agua en los poros y circula con facilidad por ellos. Los materiales geológicos que son aptos para considerarse como un acuífero, generalmente corresponden a arenas, gravas y areniscas debido a su porosidad primaria característica. Acuíferos

En función de las características de las rocas o suelos se

puede hacer la siguiente clasificación:

ROCAS SUELOS

Según la presión hidrostática pueden distinguirse:

Acuíferos

• Acuíferos libres o no confinados: Son aquellos en los que las rocas que lo constituyen se encuentran dispuestas sobre una sola capa impermeable. El acuífero se encuentra abierto (en forma de ríos o lagos, lagunas, etc), de forma que solo está sometido a la presión atmosférica. El nivel freático define el límite de saturación del acuífero libre, que coincide con el nivel piezométrico. Varían dependiendo las épocas secas o lluviosas.

• Acuífero confinado: Acuíferos

Son aquellos en los que la roca

permeable se encuentra entre dos

capas impermeables que impiden

su salida natural, favoreciendo su

confinamiento.

El agua esta sometida a una

presión mayor a la atmosférica y

ocupa totalmente los poros de la

zona saturándola por completo. El

nivel piezométrico está por encima

del nivel freático.

1.5. Clasificación del agua presente en suelos

Teniendo en cuenta lo anterior y la movilidad del agua en una masa de suelo, puede

realizarse una clasificación de la misma:

• Agua higroscópica: Es el agua ligada a las partículas de suelo por fuerzas de origen eléctrico, no se mueve del interior de la masa porosa y por lo tanto no participa en el flujo.
• Agua capilar: Es aquella que se encuentra sobre el nivel freático en comunicación continua con él. Su flujo presenta una gran importancia en algunas cuestiones de la mecánica de suelos, tales como el humedecimiento de un pavimento por flujo ascendente.
• Agua libre, gravitacional o freática: se encuentra bajo el nivel freático: Se encuentra bajo el nivel freático en comunicación continua con él.

2. Flujo del agua en el suelo

Para caracterizar el movimiento del fluido se

define un número adimensional llamado número

de Reynolds. Este número relaciona densidad,

viscosidad, velocidad y dimensión de flujo.

Flujo del agua en el suelo

Se puede observar como a medida que el diámetro del tubo disminuye la velocidad crítica

aumenta, por lo que aumenta el margen dentro del cual el flujo es laminar.

En suelos, el diámetro de los poros es mucho menor que en tuberías, por lo que el flujo

suele ser laminar. Sin embargo, en suelos muy gruesos el flujo podría ser turbulento.

Entre 2000 y 4000 (flujo de transición). Más de 4000 (flujo turbulento).

3. Movimiento del fluido en

el suelo

v = 𝑲 ∗ 𝒊 v 1 =

*** v v=** Velocidad de descarga (m/seg.) Velocidad de acercamiento. Velocidad superficial. Velocidad del flujo. i= Gradiente hidráulico. K= Coef. permeabilidad (cm/s).

3. 2 VELOCIDAD DE DESCARGA.
4. 3 VELOCIDAD DE FILTRACIÓN. Donde: V= Velocidad de filtración (m/seg.) Velocidad de escurrimiento. Velocidad media de avance del agua en la dirección del flujo. e= Proporción de vacíos. Donde: VACÍOS SÓLIDOS L Av V V (^) V Movimiento del fluido en el suelo Cuando pasa la totalidad del volumen de agua a traves del suelo. Tiene que ver con el recorrido del agua a través del medio poroso.

Es la capacidad de un material para

permitir que un fluido lo atraviese sin

alterar su estructura interna.

Se dice que un material es permeable si

deja pasar a través de él una cantidad

apreciable de fluido en un tiempo dado,

e impermeable si la cantidad de fluido

es despreciable.

3. 4 PERMEABILIDAD Movimiento del fluido en el suelo