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Características del Suelo: Permeabilidad y Composición, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica de suelos

Las características de un depósito de suelo mediante la expresión de composiciones sólido-líquido-aire en términos de propiedades físicas. Los suelos se componen de capas y su calidad varía considerablemente de una capa a otra. La permeabilidad se cuantifica mediante el coeficiente de permeabilidad, que se define como la velocidad de traslación del agua en el terreno para un gradiente unitario. El documento ofrece información sobre técnicas de medición de permeabilidad y detalla el proceso de determinación del coeficiente de permeabilidad de una muestra de suelo. Además, se presentan herramientas y materiales necesarios para realizar el ensayo.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2021/2022

Subido el 09/05/2022

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ESTUDIANTE:
SEMESTRE Y PARALELO:
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PERIODO
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS
INGENIERÍA CIVIL(R)
MECÁNICA DE SUELOS I
ING. JUAN ENRIQUE MERIZALDE
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD CON CARGA CONSTANTE
1
AGUAY TABOADA CRISTHIAN ALEXANDER
S4-P2
16 DE MARZO DEL 2022
28 DE MARZO DEL 2022
2021-2022
QUITO ECUADOR
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FACULTAD:

CARRERA:

ASIGNATURA:

DOCENTE:

No. DE PRÁCTICA: TEMA DE LA PRÁCTICA: No. DE GRUPO: ESTUDIANTE: SEMESTRE Y PARALELO:

FECHA DE REALIZACIÓN:

FECHA DE ENTREGA: PERIODO

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS

INGENIERÍA CIVIL(R)

MECÁNICA DE SUELOS I

ING. JUAN ENRIQUE MERIZALDE

ENSAYO DE PERMEABILIDAD CON CARGA CONSTANTE

AGUAY TABOADA CRISTHIAN ALEXANDER

S4-P

16 DE MARZO DEL 202 2

28 DE MARZO DEL 2022

QUITO – ECUADOR

2. INTRODUCCIÓN:

En el presente informe se detallan los procedimientos realizados en la práctica llevada a cabo el miércoles 16 de Marzo del presente año, la práctica se realizó de manera virtual, dentro del tiempo establecido, mismo que fue de 2h:00 min, donde se realizó la práctica de a “Permeabilidad con carga constante” guiándonos en la normativa ASTM D2434 “Standard Test Method for Permeability of Granular Soils (Constant Head)”. El suelo es un material constituido por el esqueleto de partículas sólidas rodeado por espacios libres o vacíos, en general ocupados por agua y aire. Para poder describir completamente las características de un depósito de suelo es necesario expresar las distintas composiciones de sólido, líquido y aire, en términos de algunas propiedades físicas. Por lo general, los suelos se componen de capas y, a menudo, la calidad del suelo varía considerablemente de una capa a otra. (RAE, 2019) ¿Qué es la permeabilidad en suelos? Zapata (2013) nos dice “Definimos la permeabilidad como la capacidad de un cuerpo en términos particulares, un suelo para permitir el paso de un fluido (agua), sin que dicho tránsito altere la estructura interna del cuerpo. Dicha propiedad se determina objetivamente mediante la imposición de un gradiente hidráulico en una sección del cuerpo, y a lo largo de una trayectoria determinada.” El concepto permeabilidad puede recibir también las acepciones de conductividad o transmisividad hidráulica, dependiendo del contexto en el cual sea empleado. La permeabilidad se cuantifica en base al coeficiente de permeabilidad, definido como la velocidad de traslación del agua en el seno del terreno y para un gradiente unitario, en donde Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales. En un volumen de esta colección que aparecerá próximamente se ofrecerá información sobre dichas técnicas. (Valencia González, Patiño Restrepo, Álvarez Guerra, Ortega Ramírez, & Echeverri Ramírez, 2016) Los factores afectan a la permeabilidad del suelo, en ciertas ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de dichas mediciones. (Geoxne, 2007). Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables

Fuente: (Aguay C, 2022)

4.3. Materiales Tabla 3: Materiales. Materiales Cantidad Procedencia Muestra de suelo 1 Salinas Agua - - Fuente: (Aguay C, 2022)

5. PROCEDIMIENTO 5.1. Preparación de la muestra 1. Seleccionar la muestra de suelo granular secado al aire por el método de cuarteo. 2. Se verifica el contenido de finos de la muestra de suelo sea menor al 10%. 5.2. Procedimiento de ensayo 1. Se determina y registra el diámetro interior del permeámetro. 2. Se determina y registra longitud del permeámetro. 3. Se ensambla el permeámetro en su base, se determina y registra su peso. 4. Se coloca la muestra de suelo dentro del permeámetro y se lo enraza. 5. Se limpia el exterior del permeámetro. 6. Se determina y registra el peso del permeámetro + suelo. 7. Se coloca el filtro en el permeámetro. 8. Se coloca la muestra en el equipo de permeabilidad y se lo deja saturando la muestra hasta que la misma se encuentre completamente saturada y procurando que el nivel de la línea de saturación quede arriba del nivel de agua en el recipiente, con el objetivo de que la saturación se efectúe exclusivamente por capilaridad y la expulsión del aire de la muestra sea más efectiva 8.1. Se observa que la muestra se encuentra saturada y se permite que el agua del recipiente quede arriba de nivel superior de la muestra y se llena el permeámetro hasta que el agua salga por el desagüe superior. 9. Conectar el recipiente con agua, mediante una manguera a la entrada de agua del permeámetro en su parte inferior. 10. Se ajusta la altura del recipiente con el agua para dar a la muestra el gradiente hidráulico escogido, esta no debe ser mayor de 45 cm.

11. Se deja correr al agua, hasta que se establezca el régimen de flujo, el agua escurre desde el recipiente con agua hasta el permeámetro por la manguera de desagüe. 12. Se determina y registra la perdida de carga hidráulica total. 13. Se coloca la probeta de vidrio en la balanza y se encera. 14. Se coloca la probeta en la salida de agua con el fin de determinar y registrar el volumen de agua que fluye a trabes de la muestra en un tiempo determinado. 15. Se determina y registra la temperatura del agua. 16. Se repiten los pasos del 13 al 15 al menos 5 veces mas para diferentes tiempos determinados, manteniendo el mismo flujo en todo momento. 6. CODIFICACION DE DATOS 6.1. TABLAS

Tabla 4: Datos de la muestra del suelo. IDENTIFICACIÓN DE LA MUESTRA Proyecto Salinas Localización Salinas-Santa Elena Perforación. No P- 01 Profundidad 0,00(m)-0,20(m) Muestra No: M- 8 Tipo de muestra Remoldeada Fuente: (Aguay C, 2022) Tabla 5: Datos del contenido de agua CONTENIDO DE AGUA Cápsula Masa (Cápsula + Suelo) (^) Contenido de agua No Masa m1 Húmedom2 Secom3 W (-) (g) (g) (g) (%)

  • 7,52 45,32 41,78 10,33 (^) 10,
  • 7,21 42,45 39,18 10, Fuente: (Aguay C, 2022) Tabla 6: Datos de la muestra de suelo MUESTRA DE SUELO Diámetro (^) Área Longitud (^) Volumen de suelo Masa de suelo Parcial Promedio Parcial Promedio Húmedo Seco 𝝓𝝓 A L V M Md (cm) (cm 2 ) (cm) (cm 3 ) (g) 10, 10,167 81,

Fuente: (Aguay C, 2022)

𝑊𝑊(%) = 𝑚𝑚𝑚𝑚^2 3 − 𝑚𝑚− 𝑚𝑚^31 ∗ 100

𝑊𝑊(%) = 45.32[41.78[𝑔𝑔𝑔𝑔]]^ − −^ 41.78[ 7.52[𝑔𝑔𝑔𝑔]] ∗ 100

  • Contenido de humedad promedio

𝒘𝒘(%) = ∑ 𝑾𝑾 𝒏𝒏(%) Donde: 𝒘𝒘(%) = Es el porcentaje del límite plástico 𝑾𝑾(%) = Es el porcentaje de contenido de agua promedio de las muestras 𝒏𝒏 = Es la cantidad de valores del porcentaje de contenido de agua parcial de la practica

𝒘𝒘(%) = ∑ 𝑊𝑊 𝑛𝑛(%)

𝒘𝒘(%) = 10.33 + 10.23 2 𝒘𝒘(%) = 10.

  • Diámetro promedio

𝝓𝝓 = ∑ 𝝓𝝓𝒏𝒏 Donde: 𝝓𝝓 = Es el diámetro promedio ∑ 𝝓𝝓 = Es la sumatoria de los diámetros 𝒏𝒏 = Es la cantidad de valores de los diámetros del permeámetro de la practica

𝜙𝜙 = ∑ 𝜙𝜙𝑛𝑛

𝜙𝜙 = 10.2[𝑐𝑐𝑚𝑚] + 10.1[ 3 𝑐𝑐𝑚𝑚] + 10.2[𝑐𝑐𝑚𝑚] 𝜙𝜙 = 10.167[𝑐𝑐𝑚𝑚]

-Área que ocupa el suelo

𝑨𝑨 = 𝝅𝝅 ∗ 𝝓𝝓

𝟐𝟐 𝟒𝟒

Donde: 𝝓𝝓 = Es el diámetro promedio 𝝅𝝅 = Es el valor de Pi (3.14159…) 𝑨𝑨 = Es el área que ocupa el suelo.

𝐴𝐴 = 𝜋𝜋 ∗ 𝜙𝜙^

2 4 𝐴𝐴 = 3.14159^ ∗^ 10.

2 4 𝐴𝐴 = 81.18[𝑐𝑐𝑚𝑚 2 ]

  • Longitud promedio

𝑳𝑳 = ∑ 𝒍𝒍𝒏𝒏 Donde: 𝑳𝑳 = Es la longitud promedio ∑ 𝒍𝒍 = Es la sumatoria de las longitudes 𝒏𝒏 = Es la cantidad de valores de las longitudes del permeámetro de la practica

𝐿𝐿 = ∑ 𝑙𝑙𝑛𝑛

𝐿𝐿 = 11.5[𝑐𝑐𝑚𝑚] + 11.6[ 3 𝑐𝑐𝑚𝑚] + 11.6[𝑐𝑐𝑚𝑚] 𝐿𝐿 = 11.567[𝑐𝑐𝑚𝑚]

  • Volumen del suelo

𝑽𝑽 = 𝑨𝑨 ∗ 𝑳𝑳 Donde: 𝑳𝑳 = Es la longitud promedio 𝑽𝑽 = Es el volumen del suelo 𝑨𝑨 = Es el área que ocupa el suelo 𝑉𝑉 = 𝐴𝐴 ∗ 𝐿𝐿 𝑉𝑉 = 81.18[𝑐𝑐𝑚𝑚 2 ] ∗ 11.567[𝑐𝑐𝑚𝑚] 𝑉𝑉 = 938.978[𝑐𝑐𝑚𝑚 3 ]

  • Masa de suelo seco

𝒌𝒌𝒌𝒌 = Es el coeficiente de permeabilidad (kT) 𝒏𝒏𝒌𝒌 𝒏𝒏𝟐𝟐𝟏𝟏 =^ Es la variación entorno a la temperatura k20= Es el coeficiente de permeabilidad (k20)

𝑘𝑘20 = (^) 𝑛𝑛𝑛𝑛 20 𝑘𝑘 ∗ 𝑘𝑘𝑘𝑘 𝑘𝑘20 = 0.953 ∗ 0. 𝑘𝑘𝑘𝑘 = 0.000551 �𝑐𝑐𝑚𝑚 𝑠𝑠 �

  • Densidad

𝜹𝜹 = 𝑴𝑴𝑽𝑽 Donde: 𝜹𝜹 = Es la densidad del suelo 𝑴𝑴 = Es masa del suelo húmeda V= Es el volumen que ocupa el suelo

𝛿𝛿 = 𝑀𝑀𝑉𝑉

𝛿𝛿 = (^) 938.978[1356[𝑔𝑔𝑐𝑐𝑚𝑚] 3 ]

𝛿𝛿 = 1.444 � 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑔𝑔 3 �

  • Peso unitario

𝜸𝜸 = 𝟗𝟗. 𝟖𝟖𝟏𝟏𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖𝟖 ∗ 𝜹𝜹 Donde: 𝜹𝜹 = Es la densidad del suelo 𝜸𝜸 = Es el valor del peso unitario 𝛾𝛾 = 9.80665 ∗ 𝛿𝛿 𝛾𝛾 = 9.80665 ∗ 1.444 � 𝑐𝑐𝑚𝑚𝑔𝑔 3 �

𝛾𝛾 = 14.162 � 𝑐𝑐𝑚𝑚𝐾𝐾𝐾𝐾 3 �

  • Relación de vacíos

Donde: 𝒆𝒆 = Es la relación de vacíos 𝑽𝑽 = Es el volumen que ocupa la muestra de suelo 𝑴𝑴𝑴𝑴 = Es el valor de la masa de suelo seco 𝑮𝑮𝑮𝑮 = Es el valor de la gravedad especifica

𝑒𝑒 =

  • Porosidad

𝒏𝒏 = (^) 𝟏𝟏 +𝒆𝒆 𝒆𝒆 ∗ 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 Donde: 𝒆𝒆 = Es la relación de vacíos 𝒏𝒏 = Es la porosidad de la muestra 𝑛𝑛 = (^) 1 +𝑒𝑒 𝑒𝑒 ∗ 100

𝑛𝑛 = (^) 1 + 1.0241.024 ∗ 100 𝑛𝑛 = 50.585%

  • Grado de saturación

𝑺𝑺𝑺𝑺 = 𝑮𝑮𝑮𝑮 ∗ 𝑾𝑾 𝒆𝒆 % Donde: 𝒆𝒆 = Es la relación de vacíos 𝑺𝑺𝑺𝑺 = Es el grado de saturación 𝑾𝑾(%) = Es el porcentaje de contenido de agua promedio de las muestras

el suelo en cuestión y en base a esto darnos una idea de qué tipo de suelo es en el que se va a realizar una construcción.

9. RECOMENDACIONES - Se recomienda tener en cuenta la temperatura del agua al momento de realizar la práctica ya que al no irla tomando como lo indica la normativa nos pueden surgir errores y por ende nos tocaría repetir la práctica. - Se recomienda tener mucho cuidado al momento de usar los equipos y herramientas del laboratorio ya que por una mala manipulación pueden llegar a dañarse, descalibrarse e incluso romperse. - Se recomienda verificar que el tipo de flujo en el permeámetro se constante ya que si no es así nos arrojaría resultados erróneos teniendo así que repetir la práctica. 10. BIBLIOGRAFÍA

Badillo, J., & Rodríguez, R. (2005). Fundamento de la Mecanica de suelos. En J. Badillo, & R. Rodríguez, Mécanica de Suelos (págs. 54-56). Mexico: LIMUSA. Obtenido de file:///C:/Users/yerry/Downloads/359-Texto%20del%20art%C3%ADculo-500-1-10- 20160722%20(3).pdf

FAO. (2014). Consistencia del suelo. Obtenido de FAO: https://www.fao.org/fishery/static/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x 06s08.htm#:~:text=L%C3%ADmite%20pl%C3%A1stico%20(LP),l%C3%ADmite% 20inferior%20del%20estado%20pl%C3%A1stico.

Geotecnia. (2010, Noviembre 25). Consistencia del Suelo. Obtenido de Repository: http://geotecnia-sor.blogspot.com/2010/11/consistencia-del-suelo-limites- de_8151.html Geoxne. (2007, Marzo 12). Permeabilidad. Obtenido de GEOLOGÍA-GEOTECNIA- INGENIERÍA: https://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Permeabilidad%20en%20Suelos.pdf

Macias , A. O., Carvajal, D. D., Cobos, D. A., Fienco, B. E., Peralta, J. A., & Zambrano, J. M. (2018). Mecánica de suelos (Vol. 3). Mexíco: 3Ciencias. Área de Innovación y Desarrollo,S.L. doi:http://dx.doi.org/10.17993/IngyTec.2018.

Montoya, H. (2018). Factores que afectan la permeabilidad. Obtenido de Lifeder: https://www.eweb.unex.es/eweb/edafo/ECAP/ECAL5PFPorosidad.htm

RAE. (2019). Permeabilidad. Obtenido de boletinagrario: https://boletinagrario.com/ap- 6,permeabilidad,500.html

Valencia González, Y., Patiño Restrepo, J., Álvarez Guerra, M. C., Ortega Ramírez, D., & Echeverri Ramírez, Ó. (2016, Octubre 25). Cambio en las propiedades geotécnicas.

Obtenido de Repository: http://www.scielo.org.co/pdf/rium/v17n32/1692-3324-rium- 17-32-00085.pdf

Zapata, F. (2013, Abril 3). Permeabilidad en suelos. Obtenido de ABC Geotechnica Consulting: https://estudiosgeotecnicos.info/index.php/permeabilidad-de-los-suelos/