Engenharia Civil Mecânica dos Solos

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dos solos, tais como a areia movediça, o pippinge o levantamento de fundo (também denominado levantamento hidráulico ou ruptura hidráulica), fenômenos estes que precisam ser evitados.Para que se evitem fenômenos como estes, é comum o uso de filtros de proteção, que são camadas de solo de granulação mais grosseira (areias, pedregulho), que servem para diminuir o gradiente hidráulico de forma que ele deixe de ser considerado crítico (em outras palavras, filtros de proteção drenam a água dos solos com maior facilidade, ao mesmo tempo em que confinam as partículas sólidas do solo que poderiam ser carreadas pela ação dessa água).Como vimos anteriormente, esses filtros de proteção devem obedecer duas condições básicas, conhecidas como critérios de Terzaghi, que correspondem aos fatos de que o solo utilizado como filtro de proteção deve ter vazios suficientemente pequenos para impedir a passagem de partículas sólidas das camadas de solo adjacentes a ele e, ao mesmo tempo, suficientemente grandes para permitir a livre drenagem da água e o controle da força de percolação.

8Exercício de Fixação:Considere a seguinte situação, de um permeâmetro, com uma amostra de solo arenoso cujo coeficiente de permeabilidade seja de k = 0,05cm/s, e cujas dimensões sejam 12cmx8cmx1cm:Indique, para esta situação:a)A carga total dissipada na amostra de areia;b)Os valores das cargas altimétrica, piezométrica e total na base da amostra de areia;c)Os valores dascargas altimétrica, piezométrica e total na face superior da amostra de areia;d)O gradiente hidráulico desse sistema;e)A vazão da percolação da águanessa amostra de solo.Respostas:Modificada de Pinto (2006)a)A carga totalequivale à diferença das alturas da saída da água no permeâmetro, e a altura que ela atinge após passar pela amostra de solo. Portanto, h = 6cm.b)A carga altimétricana base da amostra de areia é nula; a carga piezométricaé de 20 cm (os 12cm da amostra, mais os 2cm em que a água subiu depois de percolar a amostra, e mais os 6cm de diferença entre essa altura e a entrada da água no permeâmetro). A carga total, que equivale à soma entre as cargas piezométrica e altimétrica, será então de 20cm (20cm +0cm).Aqui, vale lembrar que as cargas totais da percolação da água nos solos, descritas pela equação de Bernoulli, desconsideram a carga cinética(aquela devida à velocidade de percolação da água nos solos), pois essa carga é desprezível quando comparada com as demais.c)Na face superior da amostra de solo, a carga altimétrica é de 12cm; a carga piezométrica é de 2 cm, e, portanto, a carga total será de 14cm (12cm+2cm).d)Para calcular o gradiente hidráulico, sabemos que a perda de carga, h, é de 6cm, e que a espessura do solo considerada e de 12cm. Logo:푖=ℎ퐿=612=0,5e)Para calcular a vazão, sabemos queo coeficiente de permeabilidade do solo é de k = 0,05cm/s; o gradiente hidráulico é de 0,5; e a área considerada do solo é de 8cm². Portanto:푄=푘.푖.퐴=0,05푥0,5푥8=0,2푐푚³/푠

2.Fluxos Unidimensional, Bidimensional e Tridimensional da Água no SoloNo caso exemplificado anteriormente com o permeâmetro, pode-senotar claramente que o fluxo da água ocorre sempre na mesma direção (no nosso exercício, por exemplo, ele tem direção vertical, de baixo para cima,na camada de solo considerada).Para estes casos em que o fluxo de água só ocorre em uma única direção, diz-se que este é um FLUXO UNIDIMENSIONAL.Se o solo considerado no estudo de um fluxo unidimensional for o de uma areia uniforme, por exemplo, a direção do fluxo da água que percola este solo, bem como seu gradiente, serão constantes em qualquer ponto considerado. Assim, em fluxos unidimensionais, é possível que se aplique diretamente a lei de Darcy para se encontrar a vazão de percolação da água no solo.Entretanto, como já falamos anteriormente, a composição das camadas de solo na natureza muito dificilmente são uniformes. Em geral, os solos possuem características diferentes entre suas camadas, e mesmo dentro de uma mesma camada de solo suas propriedades físico-químico-geológico-mecânicas muito provavelmente se modificam. Dessa forma, é quase impossível que a água se comporte, no solo, de forma a gerar um fluxo unidimensional.Quando as partículas de água se deslocam pelas camadas do solo em qualquer direção como, por exemplo, quando se direcionam para um poço(figura 1), o seu fluxo é dito FLUXO TRIDIMENSIONAL.