Permeabilidade no solo – seu significado, fórmula e lei de Darcy

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  Permeabilidade no solo - seu significado, fórmula e Darcy's law
Permeabilidade no solo – seu significado, fórmula e lei de Darcy

Permeabilidade

Permeabilidade é uma propriedade física de um material poroso que permite o fluxo ou passagem de água sob condições saturadas ou quase saturadas através de vazios interligados no solo em que o fluxo pode ser na forma de fluxo laminar ou fluxo turbulento, praticamente problemas de fluxo de água no solo mecânica através de seus vazios interconectados, na maioria dos casos o fluxo é laminar, a qualidade ou estado de ser características permeáveis ​​é a permeabilidade que está associada às características de porosidade, tipos de solo, textura do solo e sua propriedade de impacto.

O estudo da permeabilidade é importante para os problemas de engenharia do solo que é discutido sobre quais partículas de solo serão mais ou menos permeáveis, também discutido o fator que o afeta, a lei de Darcy, método de determinação da permeabilidade do solo.



À medida que mais água enche o espaço poroso, o ar é empurrado para fora, quando todos os espaços porosos do solo são preenchidos com água, o solo fica saturado, o que não é capaz de sobreviver nas raízes de muitos tipos de plantas e solo saturado em terreno plano resulta em água parada que pode causar inundações e pode levar a um aumento do volume de água que entra em um corpo de água. É dependente de fatores que predizem a força relativa do índice do solo por fatores como texturas do solo, distribuição do tamanho das partículas, rugosidade, forma e grau de vazios de interconexão.

significado de permeabilidade

A permeabilidade é uma propriedade física de materiais porosos que é comumente medida em termos da taxa de infiltração através do solo em um determinado período de tempo e que também é conhecida como condutividade hidráulica geralmente expressa como uma taxa de permeabilidade em centímetros por dia, centímetros por hora ou milímetros por hora para determinar as taxas de irrigação, para estimar a estrutura da água subterrânea e principalmente para prever como a água fluirá através do meio do solo em meio poroso em diferentes locais

Coeficiente de permeabilidade expresso em k em metros por segundo ou em centímetros por segundo que tem propriedades importantes para as classes de permeabilidade do solo de engenharia civil determinadas.

Permeabilidade no solo

A permeabilidade no solo desempenha um papel importante nos meios porosos de amostras de solo para transmitir água sob condições saturadas ou quase saturadas, que desempenha um papel de acordo com alguns fatores de influência, como textura do solo, distribuição de tamanho de partículas, rugosidade, forma e interconexão de partículas, para que possamos considerar o impacto significativo da estrutura do solo e do papel da estrutura dos poros na capacidade do solo de transmitir água.

A permeabilidade no solo é definida como a propriedade do solo que permite o fluxo de água através de vazios interconectados do solo que é importante para a engenharia propriedade essencial no problema de engenharia do solo, como descreve o assentamento de uma camada compressível do solo, assentamento de construção, rendimentos de barragem ,bem, controla a estabilidade hidráulica da massa do solo, evita a tubulação usada em estruturas hidráulicas.

A permeabilidade no solo também descreve como a água é propriedade de se mover através do solo, a água se move muito facilmente através de solos altamente permeáveis, como solos com taxas arenosas, que consistem em grandes espaços porosos que se movem muito rapidamente através do solo devido ao fato das taxas arenosas serem alta permeabilidade, significa altas taxas de infiltração e boa drenagem, caso contrário, os solos argilosos têm pouco espaço poroso devido à água que permite a passagem lenta pelo solo significa que a taxa de infiltração é lenta e a drenagem pobre.

Água livre ou água gravitacional com propriedade de fluir através do solo sob a ação da gravidade e o fluxo de água depende da permeabilidade do solo e da cabeça, o fator mais importante relacionado com a permeabilidade no solo é o gradiente hidráulico.

Importante ponto de influência na permeabilidade do solo

1. Os solos são materiais porosos.

2. Os vazios interconectados em um solo desempenham um papel importante para que a água possa fluir entre eles.

3. Solo granulado grosso com alta permeabilidade, como cascalho, textura arenosa, etc., sua taxa de infiltração também é alta e a propriedade de drenagem é boa

4. Solo de grão fino com baixa permeabilidade, como argila, textura siltosa, etc., sua taxa de infiltração é baixa e propriedade de drenagem ruim.

5. Quanto mais permeável for o solo, maior será a infiltração e maior resistência.

Fatores que afetam a permeabilidade

Os fatores que afetam a permeabilidade são os seguintes

1. Forma das partículas

2. Tamanho das partículas

3. Propriedades do fluido de poros

4. Arranjo estrutural de partículas e estratificação

5. Efeito do grau de saturação e outras matérias estranhas

6. Efeito da água adsorvida

7. Índice de vazios

Forma das partículas-: a forma das partículas afeta a permeabilidade de acordo com inversamente, a permeabilidade é mais em partículas arredondadas e menos em partículas angulares devido ao fato de que a permeabilidade é inversamente proporcional à área de superfície K apropriada a 1/ssa
Onde k é a permeabilidade e ssa é a área de superfície específica.

Tamanho das partículas-: o tamanho das partículas afeta a permeabilidade, pois o quadrado do tamanho do grão, o solo consiste em diferentes tamanhos que dependem de acordo com K é adequado ao quadrado do tamanho do grão.

Propriedades do fluido dos poros-: a permeabilidade é afetada pelas propriedades do fluido dos poros em termos de permeabilidade é diretamente proporcional ao peso unitário da água e inversamente proporcional à sua viscosidade devido ao peso unitário da água não mudar muito com a mudança de temperatura é expresso como K1/K2 =N2.Yw1/N1.Yw2
Onde K1 e K2 relativamente permeabilidade e viscosidade N1,N2 e Yw1, Yw2 é o peso unitário de água

Temperatura- A temperatura aumenta de acordo com o aumento da permeabilidade devido à temperatura ser diretamente proporcional à permeabilidade.

Arranjo estrutural de partículas e estratificação-: o arranjo estrutural de partículas e estratificação é alterado de acordo com a presença de vazios em seu espaço interconectado, este arranjo de partículas pode variar com a presença de vazios, vazios é diretamente proporcional à permeabilidade, então as partículas do solo arranjo variam de acordo com diretamente na permeabilidade.

Grau de saturação e outras matérias estranhas-: A permeabilidade é bastante reduzida dentro do ar é aprisionado nos vazios, reduzindo assim o grau de saturação, o ar dissolvido na água dos poros afeta grandemente a mudança da permeabilidade, e outras matérias estranhas também tendem a diminuir de permeabilidade.

Efeito da água adsorvida: a água adsorvida consiste nas partículas finas circundantes que não são capazes de se mover livremente e reduzir os espaços porosos efetivos e, de acordo com o espaço poroso disponível, alteram a permeabilidade.

Permeabilidade de Darcy

A lei da permeabilidade de Darcy demonstrada experimentalmente para condições de escoamento laminar em solo saturado, de acordo com esta lei a vazão ou vazão por unidade de tempo é proporcional ao gradiente hidráulico.

1. A lei de Darcy é a dependência linear

2. A dependência linear da lei de Darcys entre a velocidade de escoamento v e o gradiente hidráulico é válida apenas para escoamento laminar de massa de solo.

3. A velocidade do fluxo é menor que uma velocidade crítica mais baixa.

4. A lei de Darcy é válida para o número de Reynolds crítico que pode variar de 0,1 a 0,75 .

q= k i A

V = q/A

Então, V = k
Onde,k= coeficiente de permeabilidade

I= gradiente hidráulico, V= velocidade de descarga

A = área da seção transversal da massa do solo

q= descarga por unidade de tempo

De acordo com a lei da permeabilidade de Darcy para o escoamento através do material poroso, o escoamento por unidade de tempo é diretamente proporcional à altura de vazão e à área da seção transversal da amostra de solo e inversamente proporcional ao comprimento da amostra de solo.

q= kiA

q/A = ki = v

Isso significa que a velocidade é proporcional ao gradiente hidráulico.

Gradiente hidráulico

O gradiente hidráulico é definido como a perda de carga por unidade de fluxo através do solo é chamado de gradiente hidráulico, também reage à força motriz que faz com que as águas subterrâneas se movam na direção da máxima queda total de carga, em relação a isso também discutido sobre o “o que é gradiente hidráulico” significa em outras palavras dizer que gradiente hidráulico é a inclinação do lençol freático que consiste na mudança do nível da água por unidade de distância ao longo da direção de queda máxima da carga.

Fórmula do gradiente hidráulico no solo

O gradiente hidráulico é o fator significativo na lei de permeabilidade de Darcy para meios de solo porosos com propriedade de fluxo laminar, a fórmula do gradiente hidráulico na mecânica do solo é a diferença entre a diferença de carga dividida pelo comprimento significa perda de carga por unidade de fluxo calcular o gradiente hidráulico e também é A fórmula consiste na lei de permeabilidade de Darcy, geralmente apresentada em unidades consistentes.

Gradiente hidráulico (i) = diferença de carga/comprimento

i = H2-H1/L

Velocidade de infiltração e velocidade de descarga

A mecânica dos solos em meios porosos discutidos sobre a lei da permeabilidade de Darcy que está relacionada à velocidade de descarga e velocidade de infiltração (velocidade real da água) levam a um papel significativo na previsão da capacidade dos solos de transmitir a água, a velocidade de descarga é a lei da velocidade de descarga de Darcy e A velocidade de infiltração é considerada a velocidade original da água, porém ambas as velocidades estão relacionadas com a porosidade o que se decide pela dependência e determinação da velocidade de transmissão da água ao meio poroso do solo.

O que é velocidade de infiltração?

Em relação a isso “o que é velocidade de infiltração?”, a velocidade de infiltração é definida como a taxa de descarga de água por unidade de área de seção transversal A do solo que ocorre através de vazios de meios porosos, essa velocidade de fluxo chamada velocidade de infiltração e também conhecida como velocidade intersticial que consiste na velocidade mais alta do que a velocidade de descarga.

q = A.V = Av. Vs

Vs = V. A / Av

V / Vs = Vv / V = ​​n

Velocidade de infiltração Vs = V/ n = k i /n

Onde, V = velocidade de descarga

n= porosidade

k = coeficiente de permeabilidade

i = gradiente hidráulico

A velocidade de infiltração é a velocidade real da água através do solo e é muito significativa nas amostras de solo devido ao fato de que se baseia no espaço vazio das amostras de solo e também é conhecida como velocidade intersticial.

Velocidade de descarga

A velocidade de descarga é definida como o volume de água que flui em unidade de tempo através da seção transversal perpendicular à direção do fluxo, que é menos significativa que a velocidade de infiltração e também conhecida como velocidade de descarga de Darcy.

A velocidade de descarga é uma velocidade de descarga de Darcy que é baseada na área da seção transversal bruta do solo poroso e sua velocidade é menor que a velocidade de infiltração.

Relação entre a velocidade de infiltração e a velocidade de descarga

A relação entre a velocidade de infiltração e a velocidade de descarga é uma relação consistente na qual a velocidade de descarga está relacionada à permeabilidade da lei de Darcy em meios porosos do solo e a velocidade de infiltração é significativamente usada na capacidade do solo, pois o fluxo da velocidade original da água que consiste significativamente na velocidade mais alta do que velocidade de descarga e depende da presença de vazio no solo, a velocidade de descarga do outro lado depende da direção perpendicular do fluxo.

Velocidade de infiltração = e+1/e. Velocidade de descarga

Vs= e+1/e. V

Onde e = índice de vazios

Determinação da permeabilidade

A permeabilidade do solo pode ser determinada principalmente por testes laboratoriais de rotina, teste de pressão da água e teste de bombeamento de campo que é considerado teste in situ em piezômetros de tubo vertical, que envolve um procedimento de método diferente e dependendo do tipo de solo, sua textura e especialmente na realização deste teste solos relativamente permeáveis.

A determinação do coeficiente de permeabilidade é a característica importante da permeabilidade, de fato que tendo esta característica é o índice de resistência relativa do solo que é decidido o tipo de solo, texturas do solo e prever o uso do solo de acordo com meios porosos tendo condições de consolidação e impacto .

A determinação da permeabilidade do solo é uma implementação significativa do teste para estimar o fluxo de água subterrânea, para calcular a infiltração através de barragens e assentamento da estrutura e também significativa nas condições ambientais, nos métodos atuais de determinação da permeabilidade realizados in situ e requer vários testes principalmente em teste de laboratório de rotina que é considerado o teste de permeabilidade constante e teste de permeabilidade de laboratório, teste de pressão da água e bom conhecimento das condições do solo do local fornece um resultado mais confiável, alguns sites podem considerar a variação na permeabilidade, a determinação da permeabilidade é considerada o método laboratorial, método indireto e método de campo.

1. Método de laboratório
(a) Teste de permeabilidade de cabeça constante

(b) Teste de permeabilidade da cabeça de queda

(c) Capilaridade

2. Método indireto

(a) equação das calças de Allen

(b) Equação de consolidação

(c) Equação de Terzaghis

3. Método de campo

(a) Teste de bombeamento de fluxo não confinado

(b) Teste de bombeamento de fluxo confinado

Determinação da permeabilidade em laboratório

A determinação da permeabilidade no teste de laboratório é usada principalmente e impacto significativo para o assentamento da estrutura, controlar as barragens de terra, manter o bem estabelecido, o teste de laboratório de rotina é usado no tempo atual que consiste nos dois tipos de teste de permeabilidade de cabeça constante e queda teste variável.

O teste de laboratório mede a mídia do solo de granulação grossa e a mídia do solo de granulação fina que depende da textura do solo, tipos de solo, capacidade permeável do solo, como cascalho e areia, é altamente permeável e seu espaço vazio interconectado é mais determinado pela cabeça constante teste de permeabilidade otherside solo granulado fino, como lodos, argilas é menos permeável e seu espaço vazio interconectado é menor, o que é determinado pelo teste de permeabilidade de cabeça variável em queda.

O que é teste de permeabilidade de cabeça constante

Com relação a isso, “o que é teste de permeabilidade de cabeça constante?”, este teste faz parte do teste de laboratório de rotina que é usado principalmente para solos de granulação grossa para obter a descarga substancial durante o teste em tempo pequeno que é usado principalmente em tempo atual que é significativamente permitido fluir através do meio sob pressão constante para encontrar sua permeabilidade.

Em caso de ensaio de permeabilidade de cabeça constante que seja viável e alternativas econômicas para medir a permeabilidade dos meios do solo e coeficiente de permeabilidade protege em rendimentos de aporte de água, recalque de estrutura e estabilidade de barragens de terra, este tipo de ensaio é um campo controlado em que um poço é mantido em um nível constante.

Descarga q = V/t

Lei de Darcy q = k i A

Ambos compreendendo

q = kiA = V / t (V= Q/A)

k = V / tiA

= V/t(H1-H2/L).A

k = V.L/t(H1-H2).A

Teste de permeabilidade da cabeça variável em queda

O método de queda variável de queda é um método usado em laboratório que é conhecido como tipos de teste de laboratório de rotina que é usado principalmente em solo de grão fino consistindo no tubo vertical de área conhecida é inserido no meio do solo e a água é deixada fluir para observar a permeabilidade de alturas médias do solo em um intervalo de tempo fixo.

O teste de queda variável de cabeça é mais adequado para solos de grãos pequenos com partículas de solo intermediárias e de baixa permeabilidade, como lodos, argilas, aplicando uma amostra não perturbada que consiste em alta dispersão, o mínimo de repetição é permitido para este teste, este teste é permitido permeabilidade na faixa de 1×10 ka potência -5 a 1x 10 ka potência -9.

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