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Determinación de la Permeabilidad del Suelo: Un Estudio Práctico, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica de suelos

Se encuentra la practica de laboratorio de suelos

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2021/2022

Subido el 09/05/2022

alex-aguay
alex-aguay 🇪🇨

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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
9
ENSAYO DE PERMEABILIDAD CON CARGA VARIABLE
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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UNIVERSIDAD:

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 VARIABLE

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 jueves 16 de Febrero del presente año, la práctica se realizó de manera virtual, dentro

del tiempo establecido, mismo que fue de 2 h:00 min, donde se realizó la práctica de “Limite

De Contracción” guiándonos en la normativa ASTM D2434 “Standard Test Method for

Permeability of Granular Soils”.

¿Qué es el suelo? Badillo & Rodríguez ( 2005 ) nos dice “El suelo es la porción más

superficial de la corteza terrestre, constituida en su mayoría por residuos de roca provenientes

de procesos erosivos y otras alteraciones físicas y químicas, así como de materia orgánica

fruto de la actividad biológica que se desarrolla en la superficie”. El suelo es escenario de

complejos procesos químicos y físicos, así como de un ecosistema subterráneo de pequeños

animales y abundantes microorganismos, cuya presencia impacta directamente en la fertilidad

del mismo.

¿Qué es la permeabilidad de suelos? Heredia (2007) nos dice “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”. La permeabilidad se

puede determinar directamente mediante la Ley de Darcy o estimarla utilizando tablas

empíricas derivadas de ella, en donde básicamente se va a definir una constante (K) que

significa el valor de permeabilidad del suelo, mediante la medición del caudal (Q) y el

gradiente hidráulico (Δh/Δl), con la ayuda de un permeámetro.En geología la determinación

de la permeabilidad del suelo tiene una importante incidencia en los estudios hidráulicos del

sustrato, por ejemplo previo a la construcción de edificios u obras civiles es necesario realizar

el estudio de permeabilidad de suelo, para estudios de erosión y para mineralogía, entre otras

aplicaciones. (Heredia, 2007)

La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:

  • La porosidad del material.
  • La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.
  • La presión a que está sometido el fluido.

Para ser permeable un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos o

poros que le permitan absorber fluido. A su vez tales deben estar interconectados para que el

fluido disponga de caminos a través del material. La permeabilidad del suelo suele aumentar

por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos estructurales. (Campos, 2012)

Tabla 3: Materiales.

Materiales Cantidad Procedencia

Muestra de suelo 1 Salinas

Agua - -

Fuente: (Aguay C, 202 2 )

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 configura para la

realización del ensayo de carga variable, esto utilizando un tubo de cargo que

está conectado directamente sobre la muestra.

9. Se marcan tres diferentes alturas mismas con la cuales se registrarán los tiempos

que transcurran mediante disminuye el agua desde h1 a h2 y desde h1 a h3.

10. Se medirán estas diferencias de alturas y se las registrarán. 11. Se coloca un recipiente metálico en la balanza, se la encera y se mide el

volumen de agua entre h1 y h2 y se registra el peso.

12. 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.

13. Se determina y registra la temperatura del agua.

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 Húmedo Seco

m1 m2 m3 W

(-) (g) (g) (g) (%)

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

𝝓 A L V M Md

(cm) (cm

2

) (cm) (cm

3

) (g)

Fuente: (Aguay C, 2022)

Tabla 7 : Datos del tubo

ÁREA DEL TUBO DE CARGA

Lectura Inicial (cm) 63 Densidad (agua) (g/cm

3

Lectura final (cm) 15,2 Volumen (V) (cm

3

Altura (cm) 47,8 Área (a) (cm

2

Masa de Cápsula (g) 20,5 Ascensión Capilar (hc) (cm) 0,

Masa (Cápsula + Agua) (g) 90,

Fuente: (Aguay C, 2022)

Tabla 8 : Ensayo de la muestra

ENSAYO DE LA MUESTRA

Temperatura (ºC) 22 Coeficiente nT/n20 0,

Diferencia de Altura Tiempo Coeficiente de Permeabilidad Coeficiente de Permeabilidad

h1 h2 t kT k

(cm) (cm) (s) (cm/s) (cm/s)

Fuente: (Aguay C, 2022)

𝑾(%) = Es el porcentaje de contenido de agua promedio de las muestras

𝒏 = Es la cantidad de valores del porcentaje de contenido de agua parcial de la

practica

  • Diámetro promedio

Donde:

𝝓 = Es el diámetro promedio

𝝓 = Es la sumatoria de los diámetros

𝒏 = Es la cantidad de valores de los diámetros del permeámetro de la practica

10. 2 [𝑐𝑚] + 10. 1 [𝑐𝑚] + 10. 2 [𝑐𝑚]

𝜙 = 10. 167 [𝑐𝑚]

- Área que ocupa el suelo

𝟐

Donde:

𝝓 = Es el diámetro promedio

𝝅 = Es el valor de Pi (3.14159…)

𝑨 = Es el área que ocupa el suelo.

2

2

𝐴 = 81. 18 [𝑐𝑚

2

]

  • Longitud promedio

Donde:

𝑳 = Es la longitud promedio

𝒍 = Es la sumatoria de las longitudes

𝒏 = Es la cantidad de valores de las longitudes del permeámetro de la practica

11. 5 [𝑐𝑚] + 11. 6 [𝑐𝑚] + 11. 6 [𝑐𝑚]

[

]

  • Volumen del suelo

Donde:

𝑳 = Es la longitud promedio

𝑽 = Es el volumen del suelo

𝑨 = Es el área que ocupa el suelo

𝑉 = 81. 18 [𝑐𝑚

2

] ∗ 11. 567 [𝑐𝑚]

𝑉 = 938. 978 [𝑐𝑚

3

]

  • Masa de suelo seco

Donde:

𝑴𝒅 = Es la masa de suelo seco

𝑴 = Es la masa de suelo húmedo

𝑾(%) = Es el porcentaje de contenido de agua promedio de las muestras

[

3

]

[

]

[

2

]

  • Diámetro del tubo

Donde:

𝝓𝒕 = Es el diámetro del tubo

𝒂 = Es el área del tubo

𝝅 = Es el valor de Pi (3.14159)

1. 46 [𝑐𝑚

2

] ∗ 4

𝜙𝑡 = 1. 36 [𝑐𝑚]

- Ascensión Capilar

Donde:

𝝓𝒕 = Es el diámetro del tubo

𝒉𝒄 = Es el valor de la ascensión capilar

𝟎. 𝟑 = Es una constante

1. 36 [𝑐𝑚]

[

]

  • Coeficiente de permeabilidad kT

𝟏𝟎

Donde:

𝒌𝑻 = Es el coeficiente de permeabilidad

𝒂 = Es el área del tubo

𝑳 = Es la longitud promedio del permeámetro

𝑨 = Es el área que ocupa la muestra de suelo ensayada

𝒕 = Es el tiempo

𝒉𝟏 = Es la altura 1(inicial)

𝒉𝟐 = Es la altura 2 (final)

𝟏𝟎

𝟏. 𝟒𝟔[𝒄𝒎

𝟐

] ∗ 𝟏𝟏. 𝟓𝟔𝟕[𝒄𝒎]

𝟖𝟏. 𝟏𝟖[𝒄𝒎

𝟐

] ∗ 𝟐𝟒. 𝟐𝟔[𝒔]

𝟏𝟎

𝟗𝟔. 𝟖[𝒄𝒎]

𝟗𝟏. 𝟖[𝒄𝒎]

[𝒄𝒎]

[𝒔]

  • Coeficiente de permeabilidad k 20

Donde:

𝒌𝑻 = Es el coeficiente de permeabilidad (kT)

𝒏𝑻

𝒏𝟐𝟎

= Es la variación entorno a la temperatura

k20= Es el coeficiente de permeabilidad (k20)

𝑘𝑇 = 0. 000188 [

]

  • Densidad

Donde:

  • Porosidad

Donde:

𝒆 = Es la relación de vacíos

𝒏 = Es la porosidad de la muestra

  • Grado de saturación

Donde:

𝒆 = Es la relación de vacíos

𝑺𝒓 = Es el grado de saturación

= Es el porcentaje de contenido de agua promedio de las muestras

𝑮𝒔 = Es el valor de la gravedad especifica

8. CONCLUSIONES

8.1. Conclusiones referentes a los resultados arrojados en la práctica:

  • En base a los datos obtenidos en la Tabla 9 : Resultados de la permeabilidad

promedio, se observa que el valor de los coeficientes de permeabilidad

promedio de kT y k20 de la muestra de suelo obtenida del proyecto “Salinas”

localizado en Salinas-Santa Elena fueron de 0.000 46 (cm/s) y 0.000 43 (cm/s)

respectivamente, por lo que se puede decir que la temperatura juega un valor

muy importante ya que al ser esta mayor con relación a los 20ºC, el valor de la

permeabilidad aumenta.

  • En base a los datos obtenidos en la Tabla 8 : Resultados del ensayo, se observa

que el valor de la porosidad de la muestra de suelo obtenida del proyecto

“Salinas” localizado en Salinas-Santa Elena fue de 5 0. 585 %, lo que nos da a

entender que la muestra de suelo es porosa por lo que tiene una gran capacidad

de absorción de agua.

  • En base a los datos obtenidos en la Tabla 10 : Resultados de la permeabilidad

promedio, se observa que el valor del coeficiente de permeabilidad promedio

de kT de la muestra de suelo obtenida del proyecto “Salinas” localizado en

Salinas-Santa Elena fue de 0.000 46036 (cm/s), por lo que se puede afirmar que

pertenece a un suelo de tipo arcilla limosa, debido a que le valor de la

conductividad hidráulica para este tipo de suelos oscila de entre 0,001-0,

(cm/s).

8.2. Conclusiones referentes a la práctica:

  • En base a la práctica del límite de contracción se puede concluir que la misma

es importante dentro de la Ingeniería Civil, ya que en el caso de drenajes nos

sirve para saber con que facilidad pasara el agua atreves de los poros del

suelo.

  • La en base a la práctica se puede concluir que la misma es muy importante ya que

permite determinar que tan fácil se filtra el agua en nuestro suelo lo que haría que

mismo pierda resistencia y por ende podrían existir hundimiento o aflojamientos de

suelo lo que significa un gran riesgo en cualquier tipo de construcción.

9. RECOMENDACIONES

  • Se recomienda tener en cuenta la temperatura del agua al momento de realizar

la practica 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 tener cuidado al momento de realizar las marcas en las aturas

del tubo de carga al igual que al tomar los tiempos relacionados a la diferencia