Este documento describe las propiedades hidráulicas de los suelos, incluyendo la capilaridad, el flujo de agua y la velocidad de descarga. Explica cómo la capilaridad depende del diámetro de los poros y la tensión superficial del agua. También cubre la ley de Darcy que rige el flujo de agua a través de los suelos y cómo la permeabilidad depende de factores como la relación de vacíos y la estructura del suelo.

1. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
PROPIEDADES HIDRAULICAS
DE LOS SUELOS
1. Capilaridad.
2. Flujo de Agua en los Suelos
3. Velocidad de Descarga.
4. Determinación de la
Permeabilidad.
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2. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Fenómeno resultante de la combinación de la
tensión superficial de un líquido y su
tendencia a mojar las superficies con las que
entra en contacto.
FsFs
Rw
A
A B
D
CAPILARIDAD
B
h
FAFc
FR

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3. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
La altura capilar depende principalmente de la
separación entre las paredes de la frontera
sólida.
FsFs
 rc rc

W
hc
Formula Empírica de Hazen
σ= Tensión Superficial = 0.074 gr/cm
a 20°C
Para θ=0° hc=0.3/D
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4. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Relación con el Límite de Contracción
Volumétrico
A medida que se desarrolla el menisco el tubo capilar trata de disminuir
su diámetro y por otro lado trata de disminuir su altura: Contracción
Volumétrica.
Esfuerzos en el agua
en un tubo capilar.
FsFs

t t
tt
Sobre el agua
Sobre el Recipiente
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5. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Capilaridad
El esfuerzo de tensión = u = h*w = (2σ*cosθ)/r
El menisco totalmente desarrollado (θ=0) se obtiene cuando el tubo
capilar sea lo suficientemente largo para que se eleve el agua hasta
alcanzar la hc max.
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6. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Capilaridad
N.T
Línea de Saturación
N.Fhc
En un suelo fino el nivel de saturación esta por encima del nivel
freático por ascensión capilar. La altura se alcanza hasta que el peso
del agua en los canalículos sea igual a las fuerzas de tensión
superficial.
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7. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Relación con el Límite de Contracción
Volumétrico
En un suelo la tensión superficial tensa o contrae las partículas del
suelo, al ser un material compresible, se contraerá volumétricamente.
En una arena estas fuerzas permiten una cohesión aparente (grumo)
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8. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Relación con el Límite de Contracción
Volumétrico
1. Posición inicial, el agua esta superficial.
2. Posición del menisco cuando se desarrolla totalmente en los tubos capilares
de diámetro mayor.
3. El menisco se desarrolla totalmente en los tubos de diámetros intermedios.
4. Finalmente el menisco se desarrolla en los tubos capilares de menor tamaño
(valor máximo de esfuerzos de tensión (agua) y compresión (canalículos).
Prof. 0.3 m
Ancho 7-15 cm
(El agua se retrae hasta el poro más
pequeño - Fs se hacen máximas y
no habrá más cambios de volumen).
Fuente: Suárez J.
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Fuente: GIGMA, 2012
Fuente: GIGMA, 2012

9. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Relación con el Límite de Contracción
Volumétrico
Para que se produzca la compresión entre las partículas sólidas en el
suelo es necesario que existan dos condiciones:
1. Canalículos Capilares.
2. Dos fluidos de diferente naturaleza en contacto.
Reflexión:
A una masa de suelo se le va quitando agua por evaporación, llegará a un
cierto contenido de agua después del cual ya no se sigue contrayendo.
a) A que se debe que al seguir perdiendo agua no se contraiga más?
b) Como se puede reconocer en el terreno con facilidad?
c) En que estado de consistencia se encuentra el suelo en ese
momento?
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10. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ejemplos
1. Un recipiente de vidrio esta totalmente lleno de agua. En la superficie
superior hay un orificio de diámetro D1= 0.01 cm y en él el menisco ésta
totalmente desarrollado. En su superficie interior hay otro orificio de
diámetro D2.
a) Cuál es el máximo valor que puede tener D2 si el menisco en este
orificio está también totalmente desarrollado?
b) Si D1=D2=0.01 cm, encuentre el ángulo de contacto, θ2, en el orificio
inferior, cuando en el superior el menisco está totalmente
desarrollado.
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11. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ejemplos
2. Si en D1 el menisco esta totalmente desarrollado, proporcione el valor
D2.
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12. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ejemplos
3. Al formarse totalmente el menisco en el extremo en que se forme
primero, diga cuanto vale el esfuerzo de tensión en el agua en el sistema
de tubos.
4. Calcular la presión de poro máxima que se produce en un canalículo
para el cual el menisco tiene un =5, calcular hc (ascenso capilar
máximo).
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13. MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ejemplos
5. Calcule, en la figura, la h máxima compatible con el equilibrio
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14. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ejemplos
6. En una arena se encuentra que el diámetro de los poros es de 2 mm, el
ángulo de contacto medido es igual a 20°. ¿Cuál es la altura a la cual se
eleva el agua por capilaridad en la arena? A temperatura de 20°C, se tiene
un valor de tensión superficial de 0.0736 N/m para el agua.
- Para una arcilla de diámetro 0.01 mm cuál será la altura de capilaridad?
7. Si en una roca existe una fractura que puede ser idealizada por dos
láminas paralelas verticales, cuál es la altura a la cual asciende un crudo
de petróleo, si la separación en la fractura es de 0.0001 mm?
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15. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Formas del Agua en el Suelo
1. Agua adsorbida, ligada a las partículas del suelo por fuerzas de origen
eléctrico.
2. agua capilar, cuyo flujo representa gran importancia en algunos casos,
tales como el humedecimiento de un pavimento por flujo ascendente.
3. agua libre o gravitacional que, bajo el efecto de la gravedad terrestre,
puede moverse en el interior de la masa sin otro obstáculo que el que le
impone su viscosidad y la trama estructural del suelo.
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16. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Flujo de Agua en los Suelos
Movimiento del agua libre a través del suelo por la diferencia de altura
entre un punto y otro dentro de la masa de suelo.
LEY DE DARCY
V= k*i
Q=V*A
i=(h1-h2)/L
k = Coef. de Permeabilidad
V = Velocidad del flujo en cm/seg.
i = Gradiente hidráulico.
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17. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
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Influencia del Flujo de Agua en el Suelo
2. Variación del estado tensional del suelo. Cambio en la condición de
esfuerzos en el suelo x variaciones en NF. Afecta Estabilidad y
Deformaciones.
- Subsidencia. - Aumento presión de poros. - Estabilidad de
taludes.
1. Conocer el Caudal de Agua que Circula.
- Cantidad de agua que se puede perder por infiltración (embalse, canal
riego).
- Excavaciones bajo Nivel Freático: Potencia sistema de bombeo.
3. Alteraciones en el suelo x el flujo del agua.
- Físicas: Erosión interna.
- Biológicas: Algas que pueden hacer impermeable una capa drenante
(filtro plantas de tratamiento).
- Químicas: Inestabilidad por disolución de sales que dan acción
cementante.
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18. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
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Influencia del Flujo de Agua en el Suelo
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Fuente: Gallardo R.Fuente: Gallardo R.

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Fuente: Suárez J.

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Influencia del Flujo de Agua en el Suelo
2:19 p.m.
Fuente: Suárez J.

21. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
MECANICA DE SUELOS – INGENIERIA CIVIL – Prof: R.G.A.
Influencia del Flujo de Agua en el Suelo
2. Variación del estado tensional del suelo. Cambio en la condición de
esfuerzos en el suelo x variaciones en NF. Afecta Estabilidad y
Deformaciones.
- Subsidencia. - Aumento presión de poros. - Estabilidad de
taludes.
1. Conocer el Caudal de Agua que Circula.
- Cantidad de agua que se puede perder por infiltración (embalse, canal
riego).
- Excavaciones bajo Nivel Freático: Potencia sistema de bombeo.
3. Alteraciones en el suelo x el flujo del agua.
- Físicas: Erosión interna.
- Biológicas: Algas que pueden hacer impermeable una capa drenante
(filtro plantas de tratamiento).
- Químicas: Inestabilidad por disolución de sales que dan acción
cementante.
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Fuente: Suárez J.

22. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Velocidad de Descarga
Factores para que se mueva el agua a través del suelo:
1. Tipo de suelo: Estructura del Suelo.
2. Los poros interconectados.
3. Diferencia de presión y de posición.
En la Ley de Darcy se considera que:
1. El flujo se produce en forma continua..
2. Se aplica al caso de suelos saturados.
3. El flujo debe ser laminar.
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23. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Velocidad de Descarga
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Fuente: Gallardo R.
Fuente: Gallardo R.

24. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Velocidad de Descarga
k representa la mayor o menor facilidad con que el agua fluye a través del
suelo, bajo un determinado gradiente hidráulico.
V= k*i
Velocidad de Filtración
L
V1
Fase
Sólida
A Av
V V
V1= [(1+e)/e]*k*i
Velocidad media de avance
del agua en la dirección del
flujo.
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25. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Velocidad Real
V2= (Lm/L)[(1+e)/e]*k*i
En esta se tiene en cuenta la longitud real que recorre el agua a través
del suelo.
Factores que influyen en la Permeabilidad
1. La relación de Vacios del suelo: A mayor e mayor k
e-eo= Relación de Vacios Efectiva
ARCILLAS NC
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26. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Factores que Influyen en la Permeabilidad
2. La temperatura del agua: A mayor T° mayor k
3. La estructura del suelo: En el caso de los finos entre más orientadas
estén las partículas “k” será menor, para los gruesos la situación es
diferente, > k en el sentido paralelo a la orientación y < k en el sentido
perpendicular.
4. La estratificación: Se tienen permeabilidades diferentes en el sentido
horizontal y en el vertical.
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27. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Factores que Influyen en la Permeabilidad
En el sentido Horizontal:
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28. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Factores que Influyen en la Permeabilidad
En el sentido Vertical:
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29. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Factores que Influyen en la Permeabilidad
5. La existencia de agujeros, fisuras, (Discontinuidades): Producto de los
ciclos de humedecimiento y secado, efectos de la vegetación y pequeños
organismos. Esto puede llevar una arcilla impermeable a ser un material
poroso.
6. El grado de saturación Gw: Disminuye la permeabilidad inicialmente,
pero la alcanzar el Gw=100% su efecto desaparece.
7. El Tamaño de los granos: Influye este en “e”, la permeabilidad crece
dependiendo del diámetro efectivo.
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30. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Factores que Influyen en la Permeabilidad
% Pasa T. 200 K (cm/seg)
0 2.82x10-2 – 0.11
4 7.10x10-4 – 1.80x10-2
7 7.10x10-5 – 1.06x10-3
Permeabilidad K cm/seg Suelo Típico
Muy Permeable >10-1 Grava Gruesa
Moderadamente Permeable 10-1 – 10-3 Arena – Arena Fina
Poco Permeable 10-3 – 10-5 Arena Limosa – Arena
Sucia
Muy poco Permeable 10-5 –10-7 Limo – Arena muy Fina
Impermeable 10-7 o menor Arcillas
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31. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Determinación de la Permeabilidad
A. METODOS DIRECTOS
1. Permeámetro de Carga Constante.
2. Permeámetro de Carga Variable.
3. Prueba Directa en Campo: Bombeo – Infiltración.
B. METODOS INDIRECTOS
1. A partir de la Granulometría del suelo.
2. A partir de la Prueba Horizontal de Capilaridad.
3. A partir de la Prueba de Consolidación del Suelo.
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32. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
A. METODOS DIRECTOS (Laboratorio)
1. PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE: SUELOS GRANULARES
2. PERMEAMETRO DE CARGA VARIABLE: SUELOS FINOS
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33. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ensayo de Carga Constante
Fuente: www.fing.edu.uy/iet/areas/geotecnica/.../prop_hidraulicas_4.ppt
• L: altura de la
muestra
• A: Sección de la
muestra
• H: Diferencia de
carga hidráulica
• V: Volumen de
agua medido
• t: tiempo del ensayo
HAt
VL
k
At
L
H
kkiAtqtV

L
H
A
V
Piedras
Porosas
Rebosadero
Rebosadero
Alimentación
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34. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
Ensayo de Carga Variable
Fuente: www.fing.edu.uy/iet/areas/geotecnica/.../prop_hidraulicas_4.ppt
• L: altura de la muestra
• A: Sección de la muestra
• a: Sección de tubo
alimentador
• h1: Carga hidráulica
inicial
• h2: Carga hidráulica final
• t: tiempo del ensayo
• dh: descenso de agua en
un dt
a
L
h1
A
Piedras
Porosas
h2
dh
Rebosadero













2
1
2
1
h
h
log
At
aL
3,2
h
h
Ln
At
aL
k
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35. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
A. METODOS DIRECTOS (Campo)
3. PRUEBA DIRECTA EN CAMPO.
3.1 PRUEBA DE BOMBEO
A=2rh
i=dh/dr Hipótesis de Dupuit
q=K*i*A
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36. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
A. METODOS DIRECTOS (Campo)
3. PRUEBA DIRECTA EN CAMPO.
3.2 PRUEBA DE BOMBEO CON POZOS DE OBSERVACION
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37. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
A. METODOS DIRECTOS (Campo)
4. Método de Porchet
Nivel del Terreno
Nivel de Agua2R
h










Rh
Rh
tt
R
f
2
1
12 2
2
ln*
)(2
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38. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
A. METODOS DIRECTOS (Campo)
5. Método de Porchet del pozo barrenado invertido
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Gallardo R. (2013)

39. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
A. METODOS DIRECTOS (Campo)
5. Método de PorchetLocalización: Parte alta ladera sur barrio San Fermín - Ocaña N.S.
Proyecto: Aplicación del método de los factores de valuación en los fenómenos de
remoción en masa del barrio San Fermín, Municipio de Ocaña y selección
de propuestas de mitigación.
Fecha: Noviembre 04 de 2013 Hora inicio prueba: 9:00 a.m
7.75
40
4
Dato t (seg) t (mín)
Descenso de
Lámina H
(cm)
H+r/2
1 0 0 Ho=38.0 42.375
2 120 2 37.0 40.875
3 240 4 36.9 40.775
4 360 6 36.6 40.475
5 480 8 36.3 40.175
6 600 10 36.0 39.875
7 720 12 35.7 39.575
8 840 14 35.5 39.375
9 960 16 35.4 39.275
10 1080 18 35.2 39.075
11 1200 20 35.0 38.875
12 1320 22 34.6 38.475
13 1440 24 34.5 38.375
14 1560 26 34.2 38.075
15 1680 28 34.0 37.875
16 1800 30 33.9 37.775
17 1920 32 33.7 37.575
18 2040 34 33.5 37.375
H Altura del agua en el orificio barrenado. Esta altura se puede tomar cada
cm, y se anota el tiempo correspondiente en segundos.
t Tiempo en segundos correspondiente a cada lectura en el pozo barrenado.
CALCULO DE INFILTRACIÓN - MÉTODO DE PORCHET
radio de orificio barrenado = r (cm)
Prof. del orificio barrenado (cm)
Prueba No.
10 1080 18 35.2 39.075
11 1200 20 35.0 38.875
12 1320 22 34.6 38.475
13 1440 24 34.5 38.375
14 1560 26 34.2 38.075
15 1680 28 34.0 37.875
16 1800 30 33.9 37.775
17 1920 32 33.7 37.575
18 2040 34 33.5 37.375
H Altura del agua en el orificio barrenado. Esta altura se puede tomar cada
cm, y se anota el tiempo correspondiente en segundos.
t Tiempo en segundos correspondiente a cada lectura en el pozo barrenado.
Expresión 1: K (cm/seg)= 0.000181
Expresión 2: K (cm/seg)= 0.000181
Realizó y Elaboró:
Romel J. Gallardo Amaya.
y = -0.0021x + 41.33
R² = 0.9514
10
100
0 500 1000 1500 2000 2500
H+r/2(cm)
tiempo (s)
Series1 Lineal (Series1)
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40. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
B. METODOS INDIRECTOS
1. A PARTIR DE LA GRANULOMETRIA:
1.1 FORMULA DE ALLEN HAZEN
TIPO DE SUELO C
Arena muy fina, mal gradada. 40 – 80
Arena fina con una gran cantidad de
material fino.
40 – 80
Aren media, bien gradada. 80 – 120
Arena gruesa, mal gradada. 80 – 120
Arena gruesa, bien gradada, limpia. 120 -150
Con temperatura
Con C=116
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41. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
B. METODOS INDIRECTOS
1.2 FORMULA DE SLICHTER
1.3 FORMULA DE SHEPPERD
n. 0.26 0.38 0.46
C 83.4 24.1 12.8
j
dCK )(* 50
C= Coeficiente de Hazen
d50= Tamaño medio de los sedimentos arenosos (cm).
j= Depende de la textura de los sedimentos.
Sedimento redondeado j=2.0
Sedimentos naturales j=1.5
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42. PROPIEDADES HIDRAULICAS DE LOS SUELOS
B. METODOS INDIRECTOS
2. A PARTIR DEL ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN.
• Tv = Factor Tiempo
• av = Coeficiente de compresibilidad.
• H = Espesor de la Muestra.
• eo = Relación de vacios antes de la consolidación.
• t = Tiempo del proceso de consolidación.
3. A PARTIR DE LA PRUEBA HORIZONTAL DE CAPILARIDAD.
INVESTIGAR
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