Ensayo de permeabilidad
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Malla Diámetro(mm) Suelo Retenido(g)
Suelo Retenido
Corregido(g)
% Retenido % Pasa
N°10 2 2,8 3,1 0,34 99,62
N°20 0,84 322,1 322,4 39,35 60,23
N° 30 0,50 218,2 218,5 26,65 33,53
N°40 0,42 204,1 204,4 24,93 8,56
N°80 0,177 62,7 63,0 7,66 0,863
N°140 0,105 2,8 3,1 0,34 0,48
N°200 0,075 1 1,3 0,12 0,16
Fondo 2,4 2,7 0,29 -
∑ Pesos 816,1 818,5
Objetivos.
Medir la permeabilidad de un suelo por medio de granulometría ( D10), ensayo de cabeza constante y variable.
Comparar los valores encontrados por cada ensayo y presentar el respectivo análisis. Clasificar el suelo mediante el ensayo de granulometría.
Análisis Granulométrico.
Procedimiento según la norma ASTM D421-58.
Peso inicial de la muestra: 818,5 gr
Grafica.
0.0010.010.11101000
102030405060708090
100
Diametro (mm)
% p
asa
D30
D60
D10
Grafica1. Curva Granulométrica.
%retenido=W suelo retenidoW total
∗100
% error=W inicial−ΣWW inicial
∗100
peso% corregido= W inicial−ΣWNumero de taras
% pasa=100−%retenido
%gravas =100% - %pasa malla No.4 = 100% - 0%= 100%
%Finos = % que pasa No.200 = 0,16%
%Arenas = 100% - %Gravas - %Finos = 100% - 100% - 0. 0,16% =0,16%
Gradación gruesa <50% pasa malla No.200
Hallamos los valores para D10 , D30 ,D60, y los índices Cc y Cu
D10 =0.43
D30 = 0.49
D60= 0.82
Cu=D60D10
=0,820,43
=1,90
C c=¿¿
Arena mal gradada. Cu<6 y el 1<C c<3 No se cumple la condicion del Cu.
Luego encontramos que el suelo analizado es clasificado como SP.
Media de la permeabilidad con base en la curva granulométrica.
La fórmula clásica es la de Allen Hazen (1892) que relaciones el coeficiente de permeabilidad con el diámetro efectivo D10.
K=C∗¿
C= constante cuyo valor varía entre 1 y 1,5. Cuando D esta dado en centímetros.Para el cálculo tomamos C= 0.1
D10 =0.43
K=C∗¿
Procedimiento según la norma ASTM D-2434-68
Ensayo de permeabilidad de cabeza constante.
Montaje:
K= VLAht
Donde:
K = coeficiente de permeabilidad
V = Vol. de agua recolectado a la salida
L = longitud de la muestra
H = diferencia de nivel
A = área transversal de la muestra
t = tiempo de ensayo
Datos del ensayo:
H= 88 cm
L= 7.491 cm
D ( A=π D2
4¿= 6,253 cm
TABLA DE DATOS.
Volumen
Tiempo
V= 50 cm3 V= 100 cm3 V= 150 cm3
T1 7,94 seg 13,78 seg 22,01 segT2 8,02 seg 13,89 seg 22,47 segT3 7,56 seg 13,94 seg 22,47 segT promedio 7,84 seg 13,87 seg 22,32 seg
A=π D2
4=3 ,14∗6 ,253
2
4=30 ,7cm2
Cálculos.
Para V= 50 cm3 y T= 7,84 seg
K= VLAht
= 50∗7,49130,7∗88∗7,84
= 374,5521180,544
=1,8∗10−2 Cm/seg
Para V= 100 cm3 y T= 13,87 seg
K= VLAht
= 100∗7 ,49130 ,7∗88∗13 ,87
= 749 ,137471 ,192
=1 .99∗10−2 Cm/seg
Para V= 150 cm3 y T= 22,32 seg
K= VLAht
= 150∗7,49130,7∗88∗22,32
= 1123,6560299,712
=1.86∗10−2 Cm/seg
K=1.8∗10−2+1.99∗10−2+1.86∗10−2
3=1.9∗10−2 cm /seg
Ensayo de cabeza variable
Montaje.
K= aLA∗(T 1−T 0)
∗lnhoh1
a=π d2
4 (d= 0.604 cm)
L=7 ,491cm
A=π D2
4(D=6 ,253cm)
h0=88cm
T 0=0 seg
Tabla de datos.
Alturas.
h1 h2 h3
73 cm 58 cm 43 cm
Tiempos.
T1 (seg) 0,9 1,7 2,8
T2 0,6 1,4 2,4
T3 0,9 1,7 2,9
T promedio 0,8 1,6 2,7
a=π d2
4=3 ,14∗(0 ,604cm)2
4=0 ,28cm2
A=π D2
4=3 ,14∗(6 ,253cm)2
4=30 ,7 cm2
Para h1= 73 cm y T1= 0,9 seg tenemos:
K= aLA∗(T 1−T 0)
∗lnhoh1
= 0 ,28cm2∗7 ,491cm30 ,7cm2∗(0 ,8−0 seg)
∗ln 88cm73cm
=1 , 6∗10−2cmseg
Para h2= 58 cm y T2= 1,6 seg tenemos:
K= aLA∗(T 1−T 0)
∗lnhoh1
= 0 ,28cm2∗7 , 491cm30 ,7cm2∗(1 ,6−0 seg)
∗ln 88cm58cm
=1 ,8∗10−2cm / seg
Para h3= 43 cm y T2= 2,7 seg tenemos:
K= aLA∗(T 1−T 0)
∗lnhoh1
= 0 ,28cm2∗7 , 491cm30 ,7cm2∗(2 ,7−0 seg)
∗ln 88cm43cm
=1 ,8∗10−2 cm /seg
K=1 .6∗10−2+1.8∗10−2+1 .8∗10−2
3=1.7∗10−2 cm
s
Análisis de resultados.
Del análisis granulométrico tenemos:
El suelo se clasifico como SP. Arena con poco o nada de finos, mal gradada.
Las propiedades ingenieriles de este tipo de arena SP para efectos de uso del material tenemos:
Relativas a terraplenes y fundaciones Relativas a carreteras y aeropistasUso para terraplenes Capacidad de
soporteComo fundación Como base
directamente bajo pavimentos
SP
Razonablemente estable. Puede usarse en secciones de diques con taludes poco inclinados.
Buena a deficiente dependiendo de la densidad.
Aceptable a bueno Malo a inaceptable.
De la clasificación del suelo, la potencialidad de drenaje de acuerdo con la clasificación unificada de suelos tenemos que este tipo (SP) pose excelentes características de drenaje.
Para medir la permeabilidad de este suelo, se emplearon tres métodos para su cálculo: ensayo de granulometría se obtuvo un valor de la permeabilidad (1,8∗10−2 cm /seg), ensayo de cabeza
variable (1 .7∗10−2cm / seg) y el ensayo de cabeza constante (1.9∗10−2 cm /seg). Los valores encontrados son muy similares, la variación entre ellos nos indica la confiabilidad del ensayo.
Para el suelo analizado, los valores obtenidos están en el rango de variación que corresponde aproximadamente a K de acuerdo con el tipo de suelo, en este caso Un suelo SP. K (10-2 cm/seg).
Los métodos de cabeza variable, cabeza constante no proporcionan valores confiables, debido a que el suelo que se utiliza en el laboratorio nunca es igual al suelo que esta en el terreno. Además, en el ensayo se pudieron cometer errores a la hora de la toma de los tiempos, lo que influyo directamente a la hora de los cálculos del coeficiente de permeabilidad por cada método.
La diferencia entre el ensayo de cabeza variable y cabeza constante es (
1.9∗10−2 cmseg
−1 . 7∗10−2cmseg
=2∗10−3 cmseg
. La diferencia es relativamente grande, lo que
evidencia los errores mencionados anteriormente.
Por lo tanto, es así que asumimos el método de Hazen, donde se obtuvo un valor de (K=
1,8∗10−2 cm /seg), siendo este valor mas confiable.
Calificativos para la permeabilidad.
De acuerdo con el valor de k encontrado (K= 1,8∗10−2 cm /seg), el grado de permeabilidad es media (cuadro 10.3.2, propiedades ingenieriles de suelos, Gabriel Márquez Cárdenas).
Las características del suelo analizado (SP), para efectos de uso como material de drenaje son excelentes, (cuadro 10.3.3- propiedades ingenieriles de suelos).
MECANICA DE SUELOS Y ROCAS
CESAR MARIO DE LA BARRERA MUNERA
ALBERTO EDUARDO ACUÑA MENDEZ
PRACTICA 4: LÍMITES DE CONSISTENCIA O LÍMITES DE ATTERBERG
PROFESORA: EDILMA LUCIA GOMEZ PANIAGUA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLIN
FACULTAD DE MINAS
2011
BIBLIOGRAFIA.
CARDENAS MARQUEZ, GABRIEL. “propiedades ingenieriles de los suelos”. Centro de publicaciones U. N. Medellín, 1982.
JUAREZ BADILLO y RICO. “Mecánica de suelos”. Tomo 1. Editorial limusa.
Norma ASTM D-2434-68
Norma ASTM D421-58.
ARANGO VELEZ, ANTONIO. “Manual de laboratorio de mecánica de suelos”. Centro de publicaciones U. N. Medellín. Tercera edición, 1987.