129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos

8/20/2019 129957749 Propiedades Hidraulicas de Los Suelos

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PROPIEDADESHIDRAULICASDE LOS SUELOS


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TENSION SUPERFICIAL Y CAPILARIDAD

TENSION SUPERFICIAL.

Propiedad de un liquido en la interfase Liquido-gas

Moléculas dela superficie

soportanFuerzas de tensión

Explican el rebote de una piedra y la formación degotas.


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T = Tensión Superficial N/mm (Newtons / milímetro)

Newton = kg. m/seg2

El valor de la tensión es de 73 dinas/cm ≈ 0.074 gf/cm.gf= gramos fuerza.

La tensión se mide en unidades de trabajo (W) o energía

entre unidades de área (A) y representa la fuerza por unidadde longitud en cualquier línea sobre la superficie

=

T es el trabajo (W) para aumentar el Área (A)

de una superficie liquida


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CAPILARIDAD

Es el fenómeno debido a la tensión superficial por el cual unliquido asciende por tubos de pequeño diámetro y laminas muy

próximas.

Cohesión= atracción moléculas iguales.

Adhesión = atracción moléculas diferentes.

Dependen de las

sustancias


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= . Fv = F + UR2

Fv = 2RTcos + UR2

= 4

= hc γ

=4

=0.3()

()

= 1

= 0.074 Temperatura = 20C.


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ASCENSO CAPILAR EN VARIOS TUBOS CAPILARES

A= Tubo de referencia con r aB= Tubo Corto r b > r aC = Agua no puede ascender.D= Tubo llenado por encima.


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ASCENSO CAPILAR EN SUELOS FINOS

Arenas Finas

(T#40 – T#200)

Sueltas hc = 0.3m – 2.0m

Densas hc = 0.4m – 3.5m

Arcillas( < T#200)

hc ≥ 10 m.


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CAPILARIDAD Y CONTRACCION EN SUELOSARCILLOSOS

La capilaridadse explica por

dos fuerzas

ABSORCIÓN

OSMÓTICA

Entre partículas activas del sueloy el agua, influyen la adherencia y la tensión superficial.

Propia de la fase liquida yexplicada por la concentraciónde iones

POTENCIAL DE HUMEDAD O SUCCION pF

Es la max. Tensión (H en cm) queejerce el esqueleto de los suelossobre el agua que se encuentraen los poros = ⇒

Si H =100000cm

pF =4


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CONTRACCION Y EXPANSION

EN LAS ARCILLAS

Significa que aumentan los esfuerzos efectivos del suelo alperderse agua (evaporación, transpiración), porque el ángulo

→0. el suelo se contraerá , agrietándose.

Ejercicios pág. 45 cap. 6


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AGUA EN EL SUELO

CICLO HIDROLOGICO

PRE=INF + ESC+EVP +TRA

EVOTRANSPIRACION Y LA INFILTRACION: DIFICIL DE EVALUAR

ESCORRENTIA: Fracción de desagüe se evalúa observando yaforando caudales por largos periodos en una cuenca.

La masa de agua evacuada por ESC y PRE permite establecerdos parámetros Cap y ESC - PRE

=

=

=


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ORIGEN DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

AGUAS ESTABLECIDAS

AGUAS LIBRES

• Incluidas en minerales y rocas• Constitución y cristalización.• Hidratación

• Aguas de penetración debido aescorrentías a la presión de lagos,mares etc.

• Aguas de condensación procedentes

de capas superficiales o profundas .

• Aguas de profundidad.


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MACIZOS TERREOS CON AGUA SUBTERRANEA

Acuicierres, Acuifugos, Hidrófugos: Depósitos con nula permeabilidad

Acuicludos: Macizos poco permeables

Acuíferos: macizos con permeabilidad Media a alta

Acuíferos confinados: El NAF esta a presión mayor que la atmosférica

Acuíferos inconfinados: El NAF esta a presión atmosférica

Acuíferos seminconfinados:


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CLASES DE FLUJOFlujo Permanente: o Continuo se mantienen las condiciones deborde en el tiempo, dirección y velocidad constantes

Flujo Transiente: las condiciones de borde cambian en el tiempo,dirección y velocidad también cambian.


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AGUA SUBTERRANEA

A 16km de profundidad. no existe agua subterránea las rocasfluyen plásticamente y los poros están cerrados.

A 6km de profundidad: El agua es poca, aunque las rocas ya sonrígidas.

A 600 m: El agua pude recuperarse en pozos

NAF: Lugar geométrico de los niveles que alcanza la zonasaturada del suelo.


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ESTADOS DEL AGUA SUBTERRANEA

DE CONSTITUCIONQuímicamente enlazada

SOLIDA: Hielos productodel congelamiento

CAPILAR

GAVITACIONAL : el agua subterránea alimenta pozos y manantiales

VAPOR DE AGUA: Existe en el aire y su mov. correspondea gradientes térmicos.

• Constitución Molecular• Cristalina.• Zeolítica.

• Perenne: Antártida.• Semiperenne: Siberia

• Angular• Suspendida• Elevada: Sobre el NAF


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PROPIEDADES DEL AGUA

DENSIDAD (

) Se define como la masa sobre el volumen ydepende de T PESO UNITARIO (

): Es el producto de la densidad por lagravedad (*g).

VISCOSIDAD DINÁMICA (n): n = t xy = Kg/m seg. y esfunción de la temperatura.VISCOSIDAD CINEMÁTICA (U): u = n/ 10-6 m2/seg y esfunción de la T.COMPRESIBILIDAD DEL FLUIDO (

b

): Es la variación de ladensidad con la presión.


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PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DELMOVIMIENTO DE UN FLUIDO NO COMPRESIBLE.

TRES (3) PRINCIPIOS DE LA FISCA:Conservación de la Energía.Conservación de la Masa.Conservación del Movimiento Cinético.

FLUIDOSMedios

porosos

existen consisten Espacios

vacíos ycontinuos

garantizan

FlujoPERMEABLES

SUPOSICIONES

• El medio saturado• La masa incompresible• Solidos y Fluidos incompresibles• Solo varia el Volumen de Poros


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CONSERVACION DE LA MASA

=

∆∆

= .

= = Vel. de Infiltracion.

Ecuacion de Continuidad.

+

+

=

x

=

+

En función de la relación devacíos eo

Si = 0 Flujo permanente

Si

≠ 0 Flujo trasciente


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CONSERVACION DE LA ENERGIA

Las leyes de EULERSe aplican Líquidos sometidos a la

gravedad y en mov.permanente

EQUACIÓN DE BERNOULLI

=

C =

Velocidad alta en Sueloshv = V2/2g < 5,1 x10-4 cm, por eso se desprecia

H = hp + hz =

Cabeza Piezometrica H


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CONSERVACION DEL MOMENTO

Ley de Darcy (empírica)

Velocidad de infiltración

Flujo

Material con porosidadcte. K. y gradiente

piezométrico i = H/L


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La permeabilidad K del material

Forma de las partículasTamaño de los conductosLa relación de vacíos e.Viscosidad del fluido .La temperatura (afecta laviscosidad)

TANQUE DE AGUA (I)Como en el tanque no existe flujo, la cabeza total es h = cte., es decir

Z = -UW/W


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TUBO CAPILAR (II)La tensión soporta el peso del agua, es decir

2RxTcos = Whc * R2

= ángulo del menisco.


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PRESION DE POROS U Y

POTENCIAL P EN EL SUELOPresion de Poros U. = La Presión Intersticial por

debajo del N.A.F.EL Potencial P.Mide la energía del sistema

= =

Z


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Ejercicio:Calcular la presión de poros U en A y B, el potencial PA Y PB, y el

gradiente hidráulico i, entre A y B, para el permeámetro horizontal dela figura, basándose en los piezómetros A y B.


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Ejercicio.Si en el caso anterior la permeabilidad es K = 5*10-3 m/seg, obtenga el

gasto Q (DARCY). = × ×

K= Permeabilidad = 5*10-3 m/seg.i = Gradiente Hidráulico = 0.2

A = Área = 2m x 2m

= × × = 5 × 10− × 0 . 2 × 2 × 2

= 4 × 1 0−

= 0.24

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