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Coeficiente de permeabilidad

La capacidad de un cuerpo poroso (suelo, roca) de transportar agua de ciertas propiedades dadas (por ejemplo, aguas subterráneas) se denota como indica esta página. La cantidad de agua que fluye a través de cierta área puede ser representada por el coeficiente de permeabilidad. El coeficiente de permeabilidad representa la pendiente de una dependencia lineal de la velocidad del flujo de agua en la gradiente de la altura total (gradiente de carga hidráulica) en la ley de Darcy se indica como:

Donde:

vs

-

Velocidad del flujo del agua a través de poros

n

-

Porosidad

Kr

-

Coeficiente relativo de permeabilidad

Ksat

-

Matriz de permeabilidad contenedora de coeficientes de permeabilidad de suelo completamente saturados Kx,Ky los cuales pueden ser diferentes a lo largo de los distintos ejes de coordenadas.

-

Gradiente de altura total

La cabeza total en un punto dado en una región de flujo, se define como la suma de las cargas de presiones y coordenadas verticales, que determina la altura del agua en el piezómetro en un momento dado:

Donde:

γw

-

Peso del agua

Ejemplos de valores de coeficientes de permeabilidad de varios suelos (Myslivec)

Tipo de suelo

Coeficiente de permeabilidad

k

[m/day]

Movimiento de las partículas de agua por 1 cm de gradiente hidráulico i = 1 por hora

Arena suave

102 - 10

6 s – 10 min

Arena arcillosa

10-1 - 10-2

100 min – 18 hrs

Limo Loess

10-2 - 10-4

18 hrs – 70 days

Limo

10-4 - 10-5

70 days – 2 years

Suelo arcilloso

10-5 - 10-6

2 years – 20 years

Arcilla

10-6 - 10-7

20 -200 years

Hay distintas formas de determinar el coeficiente de permeabilidad k. Se agrupan de la siguiente manera:

a) Medidas de laboratorio

Están disponibles distintos tipos para el rango k 104 - 10-6m/días.

b) Medidas de trabajo de campo

Existen o desaparecen pruebas, medidas de filtración de velocidad del flujo, para el rango de k 106 - 1m/días.

c) Utilización de expresiones empíricas

Adaptable para suelos no cohesivos, k 106 - 10m/días, el procedimiento indica valores, ejemplo: según Terzaghi:

Donde:

k

-

Coeficiente de permeabilidad [cm/s]

d10

-

Diámetro de partículas de suelo efectivas [cm]

e

-

Índice de vacío [-]

d) Mediante el cálculo del proceso de consolidación en función del tiempo

Se debe conocer el coeficiente de consolidación cv y la consolidación de la curva (dependencia semi logarítmica de la deformación en el tiempo). Ésta es solo una determinación indirecta de la siguiente expresión:

Donde:

e0

-

Índice vacío inicial

cv

-

Coeficiente de consolidación

ρw

-

Unidad de densidad del agua

g

-

Aceleración gravitacional

av

-

Coeficiente de compresibilidad

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