Ensayo de Permeabilidad del Suelo

En esta práctica de laboratorio de suelos se determina la permeabilidad de un suelo por medición directa, con ayuda del permeámetro de carga constante y carga variable.

Un material se dice que es permeable cuando permite el paso de los fluidos a través de sus poros.

La Permeabilidad (K): es el coeficiente que indica la facilidad que tiene el agua en atravesar una masa de suelo.

La permeabilidad en los suelos depende:

1. Tipo de suelo: (distribución granulométrica).
2. Tamaño de la partícula: (distribución del tamaño de poro).
3. Viscosidad del fluido: (temperatura).
4. Densidad del Suelo: Mientras más denso es el suelo menos permeable.
5. Relación de Vacíos: a mayor relación de vacíos, mayor es la permeabilidad.
6. Forma y disposición de los granos.
7. Grado de saturación: a mayor grado de saturación, es mayor la permeabilidad en el suelo.
8. En suelos arcillosos: La estructura juega un papel importante; dos suelos finos uno en estado disperso y otro con estructura floculenta, presenta permeabilidades diferentes con la misma relación de vacíos. La concentración iónica, si se cambia, por ejemplo, los iones de sodio de una bentonita por iones de calcio, la permeabilidad para la misma relación de vacíos se incrementa.
9. Espesor: de las capas de agua adheridas a las partículas de arcilla.

Rangos de la Permeabilidad

Medición de la Permeabilidad

» Métodos Directos:

• Permeámetro de carga constante.
• Permeámetro de carga variable.
• Prueba directa de la permeabilidad en campo.

» Métodos Indirectos:

• Cálculo a partir de la curva granulométrica.
• Cálculo a partir de la prueba de consolidación.
• Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad.

Permeámetro de Carga Constante

Se aplica a suelos gruesos, tales como gravas, arenas, con permeabilidades que oscilan entre 102 y 103 cm/seg.

En este tipo de prueba, el suministro de agua se ajusta de manera que la diferencia de carga entre la entrada y la salida permanezca constante durante el período de prueba. Después que se ha establecido una tasa constante de flujo, el agua es recolectada en una probeta graduada durante cierto tiempo.

Aplicando la Ley de Darcy:

Q = K × i × A

Donde:

Q = caudal de infiltración. Se expresa en volumen/tiempo (cm3/seg).
A = área de la sección transversal de la muestra de suelo. (cm2).
K = Coeficiente de permeabilidad. (cm/seg).
i = gradiente hidráulico o carga hidráulica. Se expresa como h/L.
h = pérdida de carga.
L = Longitud de la muestra.

Permeámetro de Carga Variable

Se aplica en suelos finos, poco permeables, mezclas de arenas, limos y arcillas o arcillas.

El aparato consiste en que el agua de una bureta fluye a través del suelo. La diferencia inicial de carga h1, en el tiempo t=0, es registrada y se permite que el agua fluya a través de la muestra de suelo de manera que la diferencia final de carga en el tiempo t=t2 sea h2.

La tasa de flujo Q del agua, a través de la muestra en cualquier tiempo “t” se expresa por:

Integrando se obtiene:

Por lo tanto: