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Permeabilidad y conductividad hidráulica.

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Nacho Kröger

on 20 February 2015

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Transcript of Permeabilidad y conductividad hidráulica.

Conductividad hidráulica
Permeabilidad
La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna.

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.

Permeabilidad y conductividad hidráulica.

Efecto del agua en suelos y macizos rocosos.

Ensayos de Lugeon y Lefranc

Ley de Darcy
Factores que afectan la permeabilidad
Relación de vacíos
Temperatura del agua
El coeficiente k varía según la expresión:
Donde:
Tamaño y forma de granos
Influencia de factores químicos
Efectos del agua en el suelo y macizos rocosos
Mecanismos de retención
de agua en el suelo
agua retenida por fuerzas no capilares

agua retenida por fuerzas capilares

agua no retenida por el suelo
Formas de agua en el suelo
agua que circula libremente entre los poros

agua que se encuentra fijada en el interior de estructuras cristalinas

Puede estar situada por debajo de la superficie terrestre constituyendo la zona no saturada o en profundidad en la zona saturada
Efectos
Reduce la resistencia de
la matriz rocosa en rocas porosas
Rellena las discontinuidades de los macizos rocosos e influye en su resistencia
Produce meteorización química
y física en la matriz
Es un agente erosivo muy importante
Ensayos
Lefranc
Es el ensayo de permeabilidad más usado en campo.

Se utiliza en suelos permeables o semipermeables,
de tipo granular.

Pueden ser:
Nivel Constante
Nivel Variable

Lugeon
Es otro ensayo de campo para determinar
permeabilidad, Se aplica generalmente en rocas fracturadas.

Con este ensayo se busca tener una idea de la permeabilidad en grande, es decir, la debida a las fisuras de la roca o del material granular en estudio.

Ensayo a Nivel Constante

·Para este procedimiento se debe saturar primero el suelo hasta que el aire de los vacíos sea expulsado.

Luego introducir un caudal conocido de manera que se mantenga un nivel constante dentro de la perforación.

Cuando se estabiliza este proceso, con la medida conocida del caudal introducido, la longitud y el diámetro de la perforación, es posible calcular la permeabilidad de dicho suelo.

Dónde:
K
: coeficiente de permeabilidad
Q
: caudal inyectado
hm
: altura del agua dentro del sondeo,
por encima del nivel estático previo
C
: factor de la forma

En este procedimiento lo que se hace es introducir o extraer un volumen de agua súbitamente en un sondeo y medir tiempo-cambio en la altura, con la medición de estos descensos en un tiempo determinado, se puede obtener la permeabilidad.
Ensayo a Nivel Variable
Dónde:
K
: Coeficiente de permeabilidad
h1, h2
: altura al principio y al final del ensayo
t
: tiempo transcurrido entre la observación
de los niveles h1 y h2
L
: longitud de la zona filtrante
d:
diámetro de la zona filtrante
de
: diámetro de la entubación
(puede ser igual a d)
Este ensayo se hace en campo para estimar la permeabilidad del suelo.
Se aplica en rocas fracturadas.

Consiste en medir el caudal de agua en un tramo de una longitud determinada a una presión constante.

Lugeon
Con este ensayo se busca tener una idea de la permeabilidad en grande, es decir, la debida a las fisuras de la roca o del material granular cementado en estudio.

El ensayo es hecho en cinco estados. Antes de empezar, se define la presión máxima que va a ser utilizada, esta no debe exceder la presión de confinamiento, para no generar fracturas en la roca a
causa de la presión generada por el agua.

Dónde:
k
: permeabilidad.
Q
: velocidad constante del flujo en la perforación.
L
: longitud del tramo ensayado.
Ht
: presión de sobrecarga a la profundidad del ensayo/ peso específico del agua.
r
: radio de la perforación de prueba.
Donde:
A
es el área transversal a la dirección de flujo.

K
es el coeficiente de permeabilidad o también llamado conductividad hidráulica.

dh/dl
es conocido como el gradiente hidráulico. La cantidad dh representa el cambio en cota piezométrica entre dos puntos situados muy cercanos, y dl es una distancia muy pequeña.

Donde:
K
es la constante de proporcionalidad de Darcy

k
es la permeabilidad intrínseca del suelo

ρ
es la densidad del fluido

g
es la aceleración de gravedad

Rangos típicos de permeabilidad
intrínseca y conductividad hidráulica
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