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Coeficiente de Permeabilidade

A capacidade de um solo poroso (solos, rochas) permitir o fluxo de água com certas propriedades (ex.: nível freático) é denominado de percolação. A quantidade de água que fluí através de uma área pode ser representada pelo coeficiente de permeabilidade. O coeficiente de permeabilidade representa representa a inclinação da relação linear entre a velocidade do fluxo de água e o gradiente de carga total (gradiente de carga hidráulica), de acordo com a lei de Darcy:

onde:

-

velocidade do fluxo de água entre poros

n

porosidade

Kr

coeficiente de permeabilidade relativa

matriz de permeabilidade que engloba os coeficientes de permeabilidade de um solo totalmente saturado kx, ky, que pode variar ao longo de cada eixo de coordenadas

gradiente da carga total

A carga total de um ponto dentro região de fluxo é definido como a soma entre a carga da pressão e a coordenada vertical, que consiste na altura da água num piezómetros:

onde:

γw

-

peso volúmico da água

Exemplo de valores para o coeficiente de permeabilidade de vários tipos de solo (Myslivec)

Tipo de solo

Coeficiente de permeabilidade k

[m/day]

Movimento das partículas de água por 1 cm para o gradiente hidráulico i = 1 por tempo

Areia mole

102 - 10

6 s - 10 min

Areia argilosa

10-1 - 10-2

100 min - 18 hrs

Barro loesse

10-2 - 10-4

18 hrs - 70 dias

Barro

10-4 - 10-5

70 dias - 2 anos

Solo argiloso

10-5 - 10-6

2 anos - 20 anos

Argila

10-6 - 10-7

20 anos - 200 anos

Existem várias formas de determinar o coeficiente de permeabilidade k. Estas estão agrupadas da forma seguinte:

a) Ensaios laboratoriais

Estão disponíveis vários tipos para o intervalo de k 104 - 10-6m/dia.

b) Ensaios de campo

Ensaios de Dwell ou de abatimento, medição da velocidade de filtração do fluxo, para o intervalo de k 106 - 1m/day.

c) Expressões empíricas

Adequado para solos não coesivos,  k 106 - 10m/day, obtêm apenas valores de referência - ex.: segundo Terzaghi:

onde:

k

-

coeficiente de permeabilidade [cm/s]

d10

-

diâmetro da partícula sólida efetiva [cm]

e

-

índice de vazios [-]

d) Cálculo do processo de consolidação em função do tempo

É necessário conhecer o coeficiente de consolidação cv e a curva de consolidação (relação semi-logaritmica em função do tempo). Isto é apenas uma determinação indireta da expressão:

onde:

e0

-

índice de vazios inicial

cv

-

coeficiente de permeabilidade

ρw

-

peso específico da água

g

-

aceleração gravítica

av

-

coeficiente de compressibilidade

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