Informe Cabeza Variable Y Constante.docx 3h2a3n

INFORME PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (CABEZA CONSTANTE Y VARIABLE) NORMA INVE-130-13

NESTIR JULIAN LOZANO FIGUEROA

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA INGENIERIA CIVIL 2016

PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES (CABEZA CONSTANTE) INVE 130 OBJETO -

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Esta norma muestra el procedimiento para encontrar el coeficiente de permeabilidad mediante el proceso de cabeza constante para el flujo laminar de agua en suelos granulares. Se establecen valores que representen el coeficiente de permeabilidad de suelos granulares cuando se utilicen como bases para pavimentos.

CONDICIONES DE ENSAYO -

El resto de flujos que se pueden involucrar en la saturación de los vacíos de suelo son de carácter transitorio, donde producen coefiviente de permeabilidad que depende del tiempo

EQUIPO -

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Permeámetros: debe contener cilindros para muestra con un diámetro minimo de 8 a 10 veces el tamaño de la partícula Tanque de cabeza constante: Se utiliza para suministrar agua y remover el aire. Embudos amplios: con diámetro de 25 mm (1”), para partículas que pasan en el tamiz 3/8”y de diámetro 12.7 para partículas que pasan en el tamiz 200 mm Equipo para la compactación del espécimen. Bomba de vacío: para evacuar y saturar muestras Tubos manométricos: con escala métrica para medir cabeza de agua Balanza: Posibilidad de lectura de 1g Cucharon: capacidad de 100g de suelo

MUESTRA - Se cuartea la muestra y se escoge una muestra que representa el suelo granular, y que al pasar por el tamiz de 75 mm pase por lo menos el 10% de la muestra - se realiza el análisis granulométrico correspondiente, antes de realizar el ensayo de permeabilidad - se cuartea el material restante y se remueve el material de tamaño más grande, y se escoge una cantidad adecuada para llenar la cámara permeámetro PREPARACIÓN

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Se deben tener las siguientes medidas iniciales, Diámetro del permeámetro, longitud entre las salidas del manómetro, y la profundidad. Se toma una fracción de la muestra para determinar la humedad

Se ubica el suelo previamente preparado por:  Suelos tamaño máximo de 9.5mm o menor se utiliza el embudo apropiado, con el conducto en o con la placa porosa inferior y se llena el embudo con suelos suficiente para formar una capa  Para suelos con tamaño máximo de 9.5 mm, se debe distribuir usando el cucharon formando una capa con una leve pendiente descendiente a lo largo de la superficie interior del dispositivo

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Se compactan las pacas del material a una densidad relativa la cual se desea llevar, empelando así el procedimiento adecuado que des describe en estos dos procesos:  Densidad mínima se colocan capas de material hasta que el aparato este lleno a un nivel apropiado  Densidad máxima  Densidad relativa intermedia entre 0 y 100 % en un recipiente separado del mismo diámetro del cilindro de permeabilidad se ajusta la

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compactación mediante tanteos, para obtener valores reproducibles de la densidad relativa Preparación del espécimen para el ensayo de permeabilidad  Se nivela la superficie superior del suelo  Se halla y registra: la altura final, masas unitarias, la relación de vacíos, densidad relativa de la muestra del ensayo  Mantener la densidad inicial sin cambio significativo de volumen durante el ensayo  Remover el aire de vacíos y aire adheridos a las partículas  Después de saturada la muestra se cierra la válvula del donde en el tubo de desagüe y se desconecta el vacío, el agua tiene que alcanzar en los tubos manométricos un nivel estable bajo cabeza cero.

PROCEDIMIENTO -

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Se debe abrir la válvula de isión del tanque filtrante para la primera prueba en las condiciones descritas. Se repiten las pruebas con incrementos de cabeza de 0.5cm, cuando se hagan las desviaciones de relación linean se pueden emplear intervalos de 1cm. Al concluir el ensayo de permeabilidad, se drena y analiza para establecer si era homogénea e isotrópica.

CÁLCULOS Se calcula el coeficiente de permeabilidad

K: Coeficiente de permeabilidad Q: Gasto, cantidad de agua descargada. L Distancia de manómetros A Área de la sección del espécimen T Tiempo total de desagua H Diferencia de cabeza en los manómetros

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Se debe corregir la permeabilidad multiplicando k por la relación entre viscosidad de agua en temperatura de ensayo y viscosidad de agua a 20°C

INFORME -

Proyecto, fechas, numero de la muestra. Análisis granulométrico, clasificación, tamaño máximo de partícula y porcentaje de cualquier material. Masa unitaria seca, relación de vacíos, densidad relativa. Declaración de cualquier desviación respecto d estas condiciones de ensayo. Datos completos de ensayo Curvas de representación de velocidad, contra el gradiente hidráulico.

Proyecto de permeabilidad de suelos de cabeza constante Fecha de realización: 16 de Marzo del año 2016 Lugar de trabajo, Universidad Militar Nueva Granada. Tipo de muestra: La primera muestra es un suelo no muy permeable, debido a que sus partículas no lo permiten, pues es de arenas finas, medias y gravas finas.

ANALISIS DE LAS MUESTRAS MUESTRA

TIPO DE SUELO

MUESTRA No.1

Arena fina

MUESTRA No.2

Arena Media

TAMAÑO PARTICULAS 0.425µm0.075mm

2mm - 0.425 µm

CARACTERISTICA S Fue una muestra regular sin ningún tipo de alteración, ni de sus propiedades mecánicas ni físicas. Fue una muestra regular sin ningún tipo de alteración, ni

MUESTRA No.3

Arena Gruesa

4.75mm - 2mm

MUESTRA No.4

Grava Fina

4mm – 8mm

de sus propiedades mecánicas ni físicas. Fue una muestra regular sin ningún tipo de alteración, ni de sus propiedades mecánicas ni físicas. Fue una muestra regular sin ningún tipo de alteración, ni de sus propiedades mecánicas ni físicas.

La masa unitaria seca, la relación de vacíos, la densidad máxima, y la densidad mínima son datos constantes que estaban establecidos con anterioridad, por lo que no podemos averiguar su procedencia.

CONDICIONES DE TRABAJO Temperatura de 22.3°C Humedad del 56% La distancia entre piezómetros es de 5cm Altura del tanque 103cm Ensayo #1 FINO V(cmᵌ) 62 L(cm) 5 A(cm²) 45,6 t(s) 60 VISC 0,00095 DINAMICA 5 0,00100 Visc 20° 3 CABEZ V(cm t(s Q(cm³/ A ᵌ) ) s) h/L

TEM P k(cm/s)

K 22,3°

k 20°

102,8

62 60

101

62 60

97,7

62 60

96,1

62 60

94,8

62 60

93,5

62 60

93,3 93

20,5 1,033 6

22,3

1,033 20,2 19,5 1,033 4 19,2 1,033 2 18,9 1,033 6

22,3

22,3

62 60

1,033 18,7 18,6 1,033 6

62 60

1,033 18,6

22,3

22,3 22,3 22,3

22,3

1,83697 1,7543EE-05 08 1,8697E- 1,78557 05 E-08 1,93286 1,84588 E-05 E-08 1,96504 1,87661 E-05 E-08 1,99198 1,90235 E-05 E-08 2,01968 1,9288EE-05 08 2,02401 1,93293 E-05 E-08 2,03054 1,93917 E-05 E-08

1,84248 E-08 1,87531 E-08 1,93866 E-08 1,97093 E-08 1,99796 E-08 2,02574 E-08 2,03008 E-08 2,03663 E-08

ENSAYO #1 GRUESO Q(cmᵌ) 160 L(cm) 5 A(cm²) 45,6 t(s) 60 VISC 0,00095 DINAMICA 5 0,00100 Visc 20° 3 CABEZ V(cm t(s Q(cm³/ TEM A ᵌ) ) s) h/L P k(cm/s) K 22,3° k 20° 20,0 0,0029123 2,78127 2,92106 100,4 160 60 2,667 8 22,3 27 E-06 E-06 0,0029094 2,77851 2,91816 100,5 160 60 2,667 20,1 22,3 29 E-06 E-06 0,0029094 2,77851 2,91816 100,5 160 60 2,667 20,1 22,3 29 E-06 E-06 0,0029094 2,77851 2,91816 100,5 160 60 2,667 20,1 22,3 29 E-06 E-06 20,1 0,0029065 2,77574 2,91526 100,6 160 60 2,667 2 22,3 37 E-06 E-06 20,1 0,0029036 2,77299 2,91236 100,7 160 60 2,667 4 22,3 51 E-06 E-06

100,8

160 60

20,1 0,0029007 2,667 6 22,3 7

2,77024 E-06

2,90947 E-06

ENSAYO #2 FINO Q(cmᵌ) L(cm) A(cm²) t(s) VISC DINAMICA Visc 20°

55 5 45,6 60 0,000955 0,001003

CABEZ V(cm t(s Q(cm³/ A ᵌ) ) s) h/L 19,0 95,3 55 60 0,917 6 18,8 94,4 55 60 0,917 8 91,5

55 60

0,917 18,3

90

55 60

0,917

88,8

55 60

87,7

55 60

87,5

55 60

87,4

55 60

18 17,7 0,917 6 17,5 0,917 4 0,917 17,5 17,4 0,917 8

ENSAYO #2 GRUESO Q(cmᵌ) L(cm) A(cm²) t(s)

152 5 45,6 60

TEM P k(cm/s) 0,0010546 22,3 87 0,0010647 22,3 43 0,0010984 22,3 88 0,0011167 22,3 97 0,0011318 22,3 88 0,0011460 22,3 85 0,0011487 22,3 05 0,0011500 22,3 19

K 22,3° 1,0072E -06 1,0168E -06 1,0491E -06 1,0665E -06 1,081E06 1,0945E -06 1,097E06 1,0983E -06

k 20° 1,0579E -06 1,0679E -06 1,1018E -06 1,1201E -06 1,1353E -06 1,1495E -06 1,1522E -06 1,1535E -06

VISC DINAMICA Visc 20°

0,000955 0,001003

CABEZ V(cm t(s Q(cm³/ A ᵌ) ) s) h/L 18,6 93,2 152 60 2,533 4 18,6 93,3 152 60 2,533 6 18,6 93,3 152 60 2,533 6 18,6 93,3 152 60 2,533 6 18,6 93,3 152 60 2,533 6 18,6 93,4 152 60 2,533 8 93,5

152 60

TEM P k(cm/s) 0,0029804 22,3 48 0,0029772 22,3 54 0,0029772 22,3 54 0,0029772 22,3 54 0,0029772 22,3 54 0,0029740 22,3 66 0,0029708 2,533 18,7 22,3 85

VELOCIDAD VS GRADIENTE HIDRAULICO ENSAYO #1 Q(cm³/ s) h/L 20,5 1,033 6 1,033 20,2 19,5 1,033 4 19,2 1,033 2 18,9 1,033 6 1,033 18,7 18,6 1,033 6 1,033 18,6 Q(cm³/ h/L

K 22,3° 2,8463E -06 2,8433E -06 2,8433E -06 2,8433E -06 2,8433E -06 2,8402E -06 2,8372E -06

k 20° 2,9894E -06 2,9862E -06 2,9862E -06 2,9862E -06 2,9862E -06 2,983E06 2,9798E -06

s) 20,0 2,667 8 2,667 20,1 2,667 20,1 2,667 20,1 20,1 2,667 2 20,1 2,667 4 20,1 2,667 6

ENSAYO #2 Q(cm³/ s) h/L 19,0 0,917 6 18,8 0,917 8 0,917 18,3 0,917 18 17,7 0,917 6 17,5 0,917 4 0,917 17,5 17,4 0,917 8 Q(cm³/ s) h/L 18,6 2,533 4 18,6 2,533 6 18,6 2,533 6 2,533 18,6

6 18,6 2,533 6 18,6 2,533 8 2,533 18,7

INFORME EXPERIMENTO #12 Coeficiente de permeabilidad KT = (aL / At) ln (h1/h2) A = área seccional transversal h1 = cabeza hidráulica a través de la muestra al comienzo del experimento. h2 = cabeza hidráulica a través de la muestra final del ensayo L = longitud de la muestra en cm. t= tiempo del experimento en segundos. a = área de la sección transversal de la bureta en cm2. T = temperatura de ensayo

Ensayo 1 Tiempo

Altura

0 4,66 4,77 5,01 5,06 6,95

162 147 132 117 102 87

(0.64∗11.6) 162 Kt = (324.29∗6.95) ∗ln ⁡ 87 Kt = 1,7537E-05 Coeficiente de permeabilidad a temperatura de ensayo Ke = 1,87661E-08 Coeficiente de permeabilidad a 20 °C K20 = 1,857465E-08

Ensayo 2 Tiempo

Altura

0 4,73 4,87 5,01 5,6 6,67

162 147 132 117 102 87

(0.64∗11.6) 162 Kt = (324.29∗6.95) ∗ln ⁡ 87 Kt = 0,001131888 Coeficiente de permeabilidad a temperatura de ensayo Ke = 1,081E-06 Coeficiente de permeabilidad a 20 °C K20 = 1,1353E-06

ANÁLISIS DE RESULTADOS Las muestras de suelo obtenidas en campo permiten determinar una gran cantidad de características y propiedades del suelo, el experimento #12 no es tan exacta la información que la que nos proporciona la cabeza constante. La norma recomienda usar la INVE. El material utilizado para este ensayo de cabeza variable fue material de recebo, que pasa por el tamiz N° 10, el cual fue compactado a 25 golpes y a 3 capas. Fue un material obtenido del guamo y por características de la zona la muestra no se esperaba fuera muy permeable.

La muestra de suelo tenía un diámetro de 3 pulgadas y una altura de 11.6 cm, la manguera un diámetro de 9mm. Se tomaron los tiempos de acuerdo a los intervalos establecidos de 20 cm, durante periodos de 60 segundos según lo indica la norma. Con los datos obtenidos procedimos a determinar el coeficiente de permeabilidad que dados los cambios de datos se presentó una pequeña variación en los resultados obtenidos.

CONCLUSIONES Por medio del método de cabeza constante se determinó el coeficiente de permeabilidad a los diferentes tipos de material que se encontraban en las dos probetas, materiales finos y materiales gruesos, se realizaron 2 ensayos para cada uno de ellos y se obtuvo como resultado, que a una altura mayor menor va a ser el coeficiente de permeabilidad. Se realizaron 2 ensayos en cada una de las probetas para poder observar los cambios que se presentaban al tomar alturas iníciales diferentes; en los dos ensayos tanto para materiales finos como para materiales gruesos se observó que a mayor altura inicial menor va a ser el coeficiente de permeabilidad. Cuando el material fino de la probeta 1 y el material grueso de la probeta 2 tenían una misma altura al iniciar, el coeficiente de permeabilidad

es mayor en

materiales gruesos. Por medio del método de cabeza variable se determinó el coeficiente de permeabilidad al material en cuestión, por el cual pasaba un flujo descendente de agua, con respecto al tiempo que toma en vaciarse la manguera, se pudo determinar dicho coeficiente de permeabilidad. Según la tabla de clasificación de permeabilidad es un suelo de muy baja permeabilidad y esto concuerda con lo que se esperaba en un principio del

ensayo, ya que se hace una relación de la muestra con las anteriores tomas de datos, y además una comparación con el tipo de suelo de la zona.