curso mecania de suelos 2 clase semana 3 de la universidad USMP

2. MECANICA DE
SUELOS II
Permeabilidad equivalente en suelos
estratificados
Docente: ING. LUZ MATILDE GARCÍA GODOS PEÑALOZA
ESPECIALISTA EN CARRETERAS
MASTER EN GEOTECNIA Y MECÁNICA DE SUELOS
MASTER EN ADMINISTRACIÓN DE NEGOCIOS

3. Frase del día……….

4. PROPÓSITO
Conocer la permeabilidad, la
capacidad del suelo de
dejar pasar el agua, en
suelos estratificados.

5. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Los suelos y las rocas no son sólidos ideales, sino que forman sistemas con 2 ó 3 fases: partículas
sólidas y gas, partículas sólidas y líquido, o bien, partículas sólidas, gas y líquido.
Se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos,
estos vacíos existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas más
compactas
La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los
poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas
operaciones constructivas, como los son, por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena
bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla bajo el peso de un terraplén, de
allí la importancia de su estudio y determinación, aspectos que se desarrollarán a continuación.

6. PERMEABILIDAD
Es una propiedad
de los materiales
Consiste en:
La capacidad de un material para ser
atravesado por un fluido.
Depende de:
El liquido, viscosidad del fluido que atraviesa
el material.
La estructura del material.
Porosidad efectiva ( o existencia de huecos
interconectados).
Tamaño de los huecos, sección y longitud de
materiales atravesada.
El tiempo
Esta relacionada
con:
Filtración.
Penetración de agua en el suelo.
Circulación de aguas subterráneas.
Fabricación y usos de materiales de
construcción.

7. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

8. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

9. 4. Permeabilidad acuífero libre y confinado
FUNDAMENTOS TEÓRICOS

10. 5. Coeficiente de permeabilidad en masas estratificadas
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Los depósitos de
suelos transportados
consisten
generalmente en
capascon diferentes
permeabilidades.
Para determinar el
coeficiente k medio de
talesdepósitos, se
obtienen muestras
representativas de cada
capa y se ensayan
independientemente. Una
vez conocidos los valores
de k correspondientes a
cada estrato individual, el
promedio para el depósito
puede ser calculado.

11. La carga hidráulica es constante para todos los estratos, y l a longitud del recorrido es L
Donde,
k1, k2, ….., kn: coeficiente de
permeabilidad de los estratosH1, H2, ….,
Hn: espesores de los estratos
Determinación de kI: coeficiente de permeabilidad promedio para la filtración de agua en sentido
paralelo a los planos de estratificación(generalmente horizontal). Se considera que…

12.  La carga hidráulica varía en profundidad, ∆h=Σhi, donde hi es lacarga
hidráulica para cada estrato.
 La potencia del estrato H=ΣHi
 La velocidad es constante v = kII . i = ki . ii
 El gradiente hidráulico para cada estrato
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Para la determinación de kII: Coeficiente de permeabilidad promedio para la
filtración de agua en sentido perpendicular a los planos de estratificación, generalmente
vertical.

13. Permeabilidad
Promedio

14. EJERCICIO Nº 1.- En el permeámetro de carga hidráulica constante de la figura se ensayó
una muestra de arena. La cantidad de agua que se ha filtrado durante un periodo de 4
min. Es de 1,466 cm3. Sabiendo que la muestra seca pesa 2,006 gr. y Gs = 2.65. Se pide
hallar:
a) El coeficiente de permeabilidad, y el gasto “Q” de esta arena.
b) La velocidad de flujo en el punto II de la figura.
EJERCICIO!!

15. Solución:
a) Para parámetros de carga constante, el coeficiente de permeabilidad está dado por:
Reemplazando obtenemos:

16. b) Velocidad de flujo en el punto “II”
También:
Reemplazando valores en (2), obtenemos el valor de “e”:
Reemplazando valores en (1), obtenemos la velocidad en el
punto II:

17. EJERCICIO Nº 2.- Un ensayo de permeabilidad a carga constante, ha sido hecha sobre una muestra
de arena de 25 cm. de longitud y 30 cm2 de área. Bajo una carga de 40 cm. se encontró que la
descarga es de 200 cm3 en 116 seg. Y la proporción de vacíos =0.506.
EJERCICIO!!
Determine:
a) El coeficiente de permeabilidad.
b) La velocidad de descarga.
c) La velocidad de filtración.

18. a) Coeficiente de permeabilidad:
Solución:
Donde:
V = 200 cm3
t = 116 seg.
h = 40 cm.
A = 30 cm2
Reemplazando obtenemos:
K = 3.6×10−2 cm./seg.
b) Velocidad de descarga:
c) Velocidad de filtración:

19. EJERCICIO!!
EJERCICIO Nº 3.- Determinar la permeabilidad media horizontal y vertical de un suelo
estratificado, cuyas características se indican en la figura sabiendo que la permeabilidad
horizontal es 3 veces mayor que la vertical.

20. Solución:
a) La permeabilidad vertical promedio está dado por: b) Permeabilidad horizontal promedio:
Por condición del problema:

21. EJERCICIO Nº 4.- El canal “A” corre paralelo al canal “B” en una longitud de 2,000 m. Si la
permeabilidad de la arena es de 2.5 x 10-2; se desea saber que cantidad de agua filtra del caudal “A” al
caudal “B”, para el estrato de arena durante una hora.
EJERCICIO!!
Datos:
L = 2,000m. Longitud
K = 2.5 x 10-2.
Permeabilidad de la arena.

22. Solución:
Reemplazando datos en (1):

23. Ahora hazlo tu!!
Ejercicio Nº 1.- En un terreno formado por tres estratos de diferentes materiales y diferentes
espesores se determinaron los coeficientes de permeabilidad vertical Kv y horizontal KH, para cada
estrato, como se muestra en la figura. ¿ Cual será el coeficiente de permeabilidad del conjunto?

24. Ejercicio Nº 2.- El canal y el río de la fig. corren paralelamente en un tramo de 4
Km. La arena tiene una permeabilidad de 1 x 10-4 cm./seg.
Se pide calcular la cantidad de litros/hora que se adicionan al canal como producto
de las filtraciones que se producen a través del estrato de arena (considere Ud. el
tramo de 4 Km. y que en los estratos impermeables no hay filtraciones).
Ahora hazlo tu!!

25. • Ejercicio Nº 3.- Se tiene un corte de terreno donde se observa una capa de arena de 8 m de potencia
sobre un lecho esquiste impermeable. sobre la arena se encuentra 6 m de arcilla impermeable. para determinar
la permeabilidad que presentaba la arena se perforó un pozo hasta que el estrato de Cristo fluyendo de agua a su
través a razón de0.001 m3/s se perforaron 2 pozos de observación a través de la capa de arcilla a 20 y 35 m del
pozo de ensayo y se midió la cota del nivel de agua que, en el más próximo resulto ser de 8.5 m y 9.5 m en el
otro. obtener el coeficiente de permeabilidad del suelo
Ahora hazlo tu!!
8.5
m
9.5
m
35 m
25 m

26. [1] BERRY, Peter L.; REID, David - (1995) - Mecánica de Suelos –
Department of Civil Engineering, University of Salford
[2] CHRISTOPHER, Barry R; DE JONG, Jason; MAYNE, Paul W – (2001)- Manual on Subsurface Investigations- National Highway
Institute-
Washington, DC
[3] JIMENEZ SALAS, J. A.; JUSTO ALPAÑEZ, J. L. de, - (1975, 2ª Edición) - Geotecnia y Cimientos I – Editorial Rueda, Madrid, España
[4] JUAREZ BADILLO, Eulalio; RODRIGUEZ, Alfonso R. – (1980) –
Mecánica De los suelos – TOMO I - Editorial LIMUSA, México
[5] JUAREZ BADILLO, Eulalio; RODRIGUEZ, Alfonso R. – (1980) –
Mecánica De los suelos – TOMO III - Editorial LIMUSA, México
[6]TARBUCK Edward, LUTGENS Frederick K.. (1998) GEODe II:
Geologic Explorations on disk - Tasa Graphics Arts Inc. And Prentice Hall
[7] TAYLOR, Donald W. – (1961, 1ª Edición) – Principios Fundamentales de Mecánica de Suelos – Compañía Editorial Continental S.A.,
México
[8] TERZAGHI, Karl; PECK, Ralph – (1973, 2ª Edición) – Mecánica deSuelos en la Ingeniería Práctica – Librería El Ateneo Editorial,
Barcelona
[9] www.eccentrix.com/memers/hidrologie/index.htm
[10] www.fbe.uwe.ac.uk/public/geocal/soilmech/water/WATERMES.htm
[11] www.ieev.uma.es/agua/temario.htm
Bibliografia