POLUIÇÃO DO SOLO; TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO

Poluição do Solo O solo é um corpo vivo, de grande complexidade e muito dinâmico. Tem como componentes principais a fase sólida (matéria mineral e matéria orgânica), e a água e o ar na designada componente "não sólida". O solo DEVE ser encarado como uma interface entre o ar e a água (entre a atmosfera e a hidrosfera), sendo imprescindível à produção de biomassa. Assim, o solo não é inerte, o mero local onde assentamos os pés, o simples suporte para habitações e outras infraestruturas indispensáveis ao Homem, o seu "caixote do lixo"!. Sempre que lhe adicionamos qualquer substância estranha, estamos a poluir o solo e, direta ou indiretamente, a água e o ar.

Contaminação do solo Poluição do Solo; Tecnologias de Tratamento O uso da terra para centros urbanos, para as atividades agrícola, pecuária e industrial tem tido como consequência elevados níveis de contaminação. De fato, aos usos referidos associam-se, geralmente, descargas acidentais ou voluntárias de poluentes no solo e águas, deposição não controlada de produtos que podem ser resíduos perigosos, lixeiras e/ou aterros sanitários não controlados, deposições atmosféricas resultantes das várias atividades, etc. Assim, ao longo dos últimos anos, têm sido detectados numerosos casos de contaminação do solo em zonas, quer urbanas, quer rurais. A contaminação do solo tem-se tornado uma das preocupações ambientais, uma vez que, geralmente, a contaminação interfere no ambiente global da área afetada (solo, águas superficiais e subterrâneas, ar, fauna e vegetação), podendo mesmo estar na origem de problemas de saúde pública. Regra geral, a contaminação do solo torna-se problema quando: há uma fonte de contaminação; há vias de transferência de poluentes que viabilizam o alargamento da área contaminada; há indivíduos e bens ameaçados por essa contaminação. O problema pode ser resolvido por: remoção dos indivíduos e/ou bens ameaçados; remoção da fonte de poluição; bloqueamento das vias de transferência (isolamento da área). Poluição do Solo; Tecnologias de Tratamento

Medidas de recuperação do solo Se o estudo de solos contaminados é recente, a investigação e desenvolvimento de processos e tecnologias de tratamento é-o ainda mais. A abordagem das áreas contaminadas considera, normalmente, três fases fundamentais: Identificação das áreas contaminadas (inventários); Diagnóstico-avaliação das áreas contaminadas; Tratamento das áreas contaminadas. Actualmente consideram-se três grandes grupos de métodos de descontaminação de solo: descontaminação no local ("in-situ"); descontaminação fora do local ("on/off-site"); confinamento/isolamento da área contaminada. Esta 3ª opção não se trata verdadeiramente de um processo de descontaminação, mas sim de uma solução provisória para o problema. O tratamento do solo como metodologia de recuperação de áreas contaminadas é uma alternativa cada vez mais significativa relativamente à sua deposição em aterros sanitários, devido essencialmente ao aumento dos custos envolvidos.

Tecnologias de Tratamento A 1 sistematiza os métodos e técnicas disponíveis para tratamento de solos contaminados. As técnicas "on/off site" exigem a extração, por escavação, do solo contaminado. O solo extraído pode ser tratado no local ("on-site") ou em estações de tratamento ("off site"), sendo depois reposto no local de origem ou noutro para outros fins, depois de descontaminado. Com a tecnologia disponível atualmente, uma parte dos solos contaminados ainda não é ou é problematicamente descontaminável, devido a problemas de ordem vária como: emissões gasosas de alto risco, concentrações residuais inaceitavelmente elevadas e/ou produção de grandes quantidades de resíduos contaminados. Isto é particularmente verdade para solos poluídos com hidrocarbonetos aromáticos halogenados e/ou metais pesados, bem como com solos contendo elevada percentagem de finos. Para além destes aspectos, algumas das técnicas utilizadas envolvem elevados custos de tratamento. Dos diferentes métodos de descontaminação do solo (biológicos ou não biológicos), apenas os biológicos e a incineração permitem a eliminação ambiental dos poluentes orgânicos, através da sua mineralização. Poluição do Solo; Tecnologias de Tratamento                     1 - Métodos e técnicas de tratamento de solos contaminados

Tratamento Térmico As necessidades energéticas das técnicas térmicas são, normalmente, bastante elevadas e são possíveis emissões de contaminantes perigosos. Contudo, em determinados casos, podem ser utilizadas temperaturas substancialmente baixas, levando a consumos de energia relativamente diminutos. O processo é ainda passível de minimizar outros tipos de poluição ambiental, se as emissões gasosas libertadas forem tratadas. As instalações para este método de tratamento podem ser semimóveis, e os custos dependem, não só do processo em si, como também do teor de humidade, tipo de solo e concentração de poluentes, bem como de medidas de segurança e das regulamentações ambientais em vigor.

Tratamento Físico-Químico Dos processos físico-químicos, os métodos atualmente mais usados baseiam-se na lavagem do solo. Estes métodos fundamentam-se no princípio tecnológico da transferência de um contaminante do solo para um aceitador de fase líquida ou gasosa. Os principais produtos a obter são o solo tratado e os contaminantes concentrados. O processo específico de tratamento depende do tipo(s) de contaminante(s), nomeadamente no que se refere ao tipo de ligação que estabelece com as partículas do solo. Geralmente as argilas têm uma elevada afinidade para a maior parte das substâncias contaminantes (por mecanismos físicos e químicos). Assim, para separar os contaminantes do solo, há que remover as ligações entre estes e partículas do solo, ou extrair as partículas do solo contaminadas. A fase seguinte consiste na separação do fluido, enriquecido em contaminantes das partículas de solo limpas. Adicionalmente pode ser necessário considerar um circuito de exaustão e tratamento do ar, se for provável a libertação de compostos voláteis. A aplicação desta técnica pode não ser viável (técnica e economicamente), especialmente quando a fração argila do solo é superior a 30%, devido à quantidade de resíduo contaminado gerada.

Tratamento Biológico Os métodos biológicos baseiam-se no fato de que os micro-organismos têm possibilidades praticamente ilimitadas para metabolizar compostos químicos. Tanto o solo como as águas subterrâneas contêm elevado número de micro-organismos que, gradualmente, se vão adaptando às fontes de energia e carbono disponíveis, quer sejam açucares facilmente metabolizáveis, quer sejam compostos orgânicos complexos. No tratamento biológico, os micro-organismos naturais, ou indígenas, presentes na matriz, são estimulados para uma degradação controlada dos contaminantes (dando às bactérias um ambiente propício, i.e., oxigênio, nutrientes, temperatura, pH, umidade, mistura, etc.). Em determinadas situações (presença de poluentes muito persistentes), pode ser necessário recorrer a micro-organismos específicos ou a micro-organismos geneticamente modificados, de modo a conseguir uma optimização da biodegradação. Atualmente as principais técnicas biológicas de tratamento incluem: "Landfarming" Compostagem Descontaminação no local Reatores biológicos Outras técnicas inovadoras (cometabolismo, desnitrificação, etc). Estas técnicas, à excepção do "landfarming", estão ainda numa fase de desenvolvimento. Recentemente, tem sido dada particular relevância aos métodos biológicos de descontaminação de solos, tecnologia promissora que pode vir a ter um papel de importância crescente na recuperação de áreas contaminadas pelas atividades industrial e urbana. O tratamento biológico do solo diminui os riscos para a saúde pública, bem como para o ecossistema e, ao contrário da incineração ou dos métodos químicos, não interfere nas propriedades naturais do solo. Fonte:http://www.achetudoeregiao.com.br

 Cisalhamento dos Solos

 

Vários materiais sólidos empregados em construção normalmente resistem bem a tensões de compressão, porém têm uma capacidade bastante limitada de suportar tensões de tração e de cisalhamento. Assim ocorre com o concreto e também com os solos.

Ao nos referirmos à resistência dos solos estaremos falando implicitamente de sua resistência ao cisalhamento, uma vez que as rupturas em um maciço de terra são devidas a deslocamentos relativos entre os grãos.

Dentre os problemas usuais em que é necessário conhecer a resistência ao cisalhamento do solo, destacam-se a estabilidade de taludes e os empuxos de terra.

Uma das formas mais comuns de representar a resistência de um solo e que melhor retrata o seu comportamento é a utilização de envoltórias, como a de Mohr.

1 – ESTADO PLANO DE TENSÕES

 

No caso dos solos, trabalhamos no estado plano de tensões, pois as tensões horizontais são iguais em todas as direções. Dessa forma, têm-se apenas dois valores de tensão atuando: a vertical e a horizontal. Os planos principais são aqueles em que a tensão cisalhante é nula. Sendo assim, pode-se dizer que, para terrenos planos, os planos vertical e horizontal são, respectivamente, o plano principal menor e maior.

Conhecendo-se os valores das tensões principais, é possível determinar as tensões atuantes em um plano que faz um ângulo a com o plano principal maior, fazendo-se as transformações geométricas e aplicando as leis de equilíbrio nas direções normal e paralela a este plano, obtendo-se:

Cisalhamento dos Solos

2 – Círculo de MOHR

Cisalhamento dos Solos

O círculo de Mohr representa as tensões em todos os planos do solo, que passam por um ponto, num determinado momento. Em outras palavras, cada círculo de MOHR, representa um estado de tensões.

Do círculo de Mohr, conclui-se que:

• A máxima tensão de cisalhamento, em módulo, ocorre em planos que formam 45º com os planos principais e vale:

t_max =

s₁ - s₃

2

• 

  Cisalhamento dos Solos

  

  Cisalhamento dos Solos

  Conhecendo-se as tensões atuantes em dois planos perpendiculares entre si, é possível encontrar as tensões principais através das expressões:

Cisalhamento dos Solos

VIII.3 - CRITÉRIO DE RUPTURA DE MOHR-COULOMB

 

A teoria de Mohrafirma que os materiais rompem quando a tensão de cisalhamento, função da tensão normal, em um determinado plano iguala-se ou supera a resistência ao cisalhamento do material.

Ao romper vários corpos de prova de um mesmo solo, sob distintas condições de solicitação, teremos vários círculos de Mohr representativos das tensões nos corpos de prova. Pelo menos um ponto de cada círculo representará as tensões no plano de ruptura. A reta que passa por esses pontos constituirá a envoltória de resistência do solo e possui a seguinte equação.

t = c + s.tgf

Cisalhamento dos Solos

Onde:

t à Tensão de Cisalhamento

s à Tensão Normal

C à Coesão (parcela de resistência de um solo que existe independentemente de quaisquer tensões aplicadas)

f à Ângulo de atrito interno do solo (obliqüidade máxima entre a superfície de contato entre os grãos)

Pode-se dizer, então, que a resistência do solo depende dos chamados parâmetros de resistência que são a coesão e oatrito.

Dessa forma, tem-se:

• Nas areias puras

C=0 à t = s.tgf

• Nas argilas

f=0º à t = C

Conclui-se ainda que o ângulo de ruptura é dado por:

Cisalhamento dos Solos

4 - ENSAIOS PARA DETERMINAR A RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS

 

Para cada solo são ensaiados vários corpos de prova preparados sob condições idênticas. Para cada corpo de prova obtém-se uma curva tensão deformação que fornecerá pares de tensão (s,t) que definirão a envoltória de resistência.

4.1 Ensaio de Cisalhamento Direto

 

Aplica-se uma tensão normal num plano e verifica-se a tensão cisalhante que provoca a ruptura.

Cisalhamento dos Solos

4.2 Ensaio de Compressão Triaxial

 

Consiste na aplicação de um estado hidrostático de tensões e de um carregamento axial sobre um corpo de prova cilíndrico. Aplica-se s1 e s3 e a envoltória é definida em função de s1 - s3.

Cisalhamento dos Solos

4.3 Ensaio de Compressão Simples

 

É uma simplificação do ensaio triaxial, onde s3=0.

MECÂNICA DOS SOLOS, TEORIA DO ADESAMENTO

Teoria do Adensamento

 

A Teoria do Adensamento de Terzaghi é baseada nos princípios da hidráulica, com algumas simplificações para o modelo de solo utilizado. As seguintes hipóteses básicas são consideradas:

• Solo homogêneo e completamente saturado.
• Partículas sólidas e água intersticial incompressíveis.
• Adensamento unidirecional.
• Escoamento de água unidirecional e validez da lei de Darcy.
• Determinadas características, que, na realidade, variam com a pressão, são assumidas como constantes.
• Extensão a toda massa de solo das teorias que se aplicam aos elementos infinitesimais.
• Relação linear entre a variação do índice de vazios e a variação das tensões aplicadas.

1 – O processo de adensamento do solo

 

Todos os materiais existentes na natureza se deformam, quando submetidos a esforços. No solo, a sua característica multifásica lhe confere um comportamento tensão-deformação próprio, o qual normalmente depende do tempo.

Um esforço de compressão aplicado a um solo fará com que ele varie seu volume. Essa variação poderia ser devida a uma compressão da fase sólida, a uma compressão da fase líquida ou a uma drenagem da fase líquida. Diante da grandeza dos esforços aplicados na prática, tanto a compressão da fase sólida quanto a da fase líquida serão quase desprezíveis e a única razão para que ocorra uma variação de volume será uma redução dos vazios do solo com a consequente expulsão da água intersticial.

A saída dessa água dependerá da permeabilidade do solo. Nas areias, onde permeabilidade é alta, essa drenagem é rápida. Nas argilas, a expulsão de água precisará de algum tempo para conduzir o solo a um novo estado de equilíbrio. Essas variações volumétricas que se processam nos solos finos ao longo do tempo constituem o fenômeno de adensamento e são as responsáveis pelos recalques aos quais estão sujeitas as estruturas apoiadas nesses solos.

Com base nessas informações, chegamos às seguintes definições:

• Compressibilidade é a propriedade que o solo apresenta de reduzir seu volume total quando submetido a um carregamento. É simplesmente a diferença entre um estado inicial e um estado final de volume.

• Adensamento É o processo de variação de volume do solo ao longo do tempo. É a redução de volume em função do tempo.

Assim sendo, de modo geral, para um solo qualquer, saturado, tem-se:

Mecânica dos solos, Teoria do Adensamento

Onde:

Hi e Hf = Altura total de solo inicial e final, respectivamente.

Hvi e Hvf =Altura de vazios inicial e final, respectivamente.

Hsi e Hsf = Altura de sólidos inicial e final, respectivamente.

A variação de volume DV é dada por

DV=Vi – Vf = Vvi + Vs–(Vvf + Vs) DV=Vvi – Vvf (1)

O volume de vazios pode ser obtido da expressão de índice de vazios:

e = Vv/Vs ® Vv = e . Vs (2)

Substituindo (2) em (1), tem-se:

DV=ei.Vs – ef.Vs = Vs(ei-ef) DV = De.Vs

Hs = DH (3)

e

Se volume é altura x área:

DH.A = De.Hs.A ® DH=e.Hs 

No momento inicial:

e_i = Vvi = Vi = Hi.A-Hs.A Vs 

Vs Hs.A

 ei = Hi-Hs



ei.Hs = Hi-Hs



Hs(1+e_i) = Hi

 Hs=

Hi

(4)

Hs

1+e_i

Igualando (3) e (4), tem-se

DH = Hi

De

1+e_i

 DH= De.Hi

(5)

1+e_i

Essa expressão fornece o valor da variação de altura em função de um carregamento, ou seja, a deformação do solo. Dela obtém-se também a deformação específica “”.

= DH = De Hi 1+ei

1.1 Grau de adensamento ou percentagem de adensamento

O grau de adensamento pode ser definido como sendo a relação entre a deformação ocorrida num elemento numa certa posição e a deformação total ocorrida no final do processo de adensamento. Pode ser expresso pelas seguintes expressões:

Uz =  = ei - e = ui - u f ei – e2 ui

2 – História de Tensões _ Tensão de pré-adensamento (’_ad)

 

Ao longo do tempo, o solo vai construindo sua história de tensões, conforme se dá o seu carregamento ou descarregamento.

A Tensão de Pré-adensamento é a tensão máxima à qual o solo já esteve submetido na natureza. Essa tensão é determinada através do ensaio de adensamento, o qual será descrito adiante.

Sendo _o’ a tensão efetiva atual atuante no solo, tem-se:

• Solo pré-adensado ou sobre-adensadoQuando _o’ < _ad
• Solo normalmente adensadoQuando _o’ = _ad

Pode ocorrer também, de a tensão de pré-adensamento, determinada no ensaio, ser inferior à tensão que se julga atuar no solo por ocasião da amostragem. Nesse caso, diz-se que o solo encontra-se em processo de adensamento.

3 – Ensaio de adensamento

 

O ensaio de adensamento pretende determinar diretamente os parâmetros do solo necessários ao cálculo de recalques. Uma amostra de solo de aproximadamente 2,5cm de espessura é instalada num anel metálico e é drenada por duas pedras porosas, conforme figura abaixo. Esse conjunto é levado a uma prensa, onde são aplicadas tensões verticais ao corpo de prova. Cada acréscimo de tensão é mantido até que cessem as deformações e, então, é aplicado um novo acréscimo. Normalmente, aplica-se sempre o dobro da tensão atuante anteriormente (ex.: 0,25 kgf/cm³; 0,5; 1,0; 2,0 etc).

Mecânica dos solos, Teoria do Adensamento

O resultado do ensaio de adensamento é apresentado num gráfico semilogarítmico em que, nas ordenadas, se têm as variações de volume, representadas pelos índices de vazios finais em cada estádio de carregamento e, nas abscissas, em escala logarítmica, as tensões aplicadas. A conversão dos valores de deformação medidos no ensaio em valores de índices de vazios é feita através da equação (4).

Mecânica dos solos, Teoria do Adensamento

Trecho de recompressão

Trecho de compressão virgem

O trecho inicial do gráfico é o trecho de recompressão (trecho pré-adensado), onde as tensões são menores do que a tensão de pré-adensamento. Nesse trecho as deformações são muito pequenas para um mesmo acréscimo de tensões. O trecho de compressão virgem (trecho normalmente adensado) apresenta tensões maiores que a tensão de pré-adensamento. Observa-se deformações maiores para essas tensões.

A tensão de pré-adensamento pode ser obtida através do gráfico acima, através do processo gráfico de Casagrande, ilustrado abaixo.

Mecânica dos solos, Teoria do Adensamento

3.1 Parâmetros de compressibilidade obtidos no gráfico de adensamento

 

• Índice de compressão (Cc): É o coeficiente angular do trecho normalmente adensado.

Cc=De/Dlogs`=De/Dlog(s`f/s`i)

• Índice de recompressão (Cr): É o coeficiente angular do trecho pré-adensado.

Cs=De/Dlogs` =De/Dlog(s`f/s`i)

• Coeficiente de compressibilidade

A_v=De/Ds`

• Módulo oedométrico

Eoe=Ds`/D

• Coeficiente de variação volumétrica

M_v=D/Ds`

4 – Cálculo de recalques

Partindo sempre de (5), tem-se:

• Para solo normalmente adensado

DH=[Hi/(1+ei)].Cc.Dlog(s`f/s`i)

• Para solo pré-adensado

(s’i + /Ds’)<s’ad ®DH=[Hi/(1+ei)].Cs.Dlog(s’f/s’i)

(s’i + /Ds`)>s`ad ®DH=[Hi/(1+ei)].[Cs.Dlog(s’ad/s’i)+Cc.Dlog(s`f/s`ad)]

VII.4 – Fator Tempo

T=

Cv.t

(H/n)²

Onde:

Cv=

k

 coeficiente de adensamento

(1+e_i)

_w . A_v

t  tempo

H  espessura da camada

n  número de faces drenantes

k  Coeficiente de permeabilidade

e_i  índice de vazios inicial

_w  peso específico da água

A_v  coeficiente de compressibilidade

Para um mesmo material, sob as mesmas condições de carregamento, tem-se:

t1	=	H1
t2	H2  Fonte:ebah.com.br

MECÂNICA DOS SOLOS, PERMEABILIDADE, CARGAS, COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE

Permeabilidade

 

Normalmente, a água ocupa a maior parte ou a totalidade dos vazios do solo. Quando submetida a diferenças de potenciais, essa água se desloca no interior do solo. A propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento da água através dele é chamada de permeabilidade e o seu grau é expresso através do coeficiente de permeabilidade (k).

O estudo da permeabilidade do solo é fundamental em diversos problemas de engenharia de solos, como, drenagem, rebaixamento do nível d’água, recalques, barragem de terra e pavimentos rodoviários.

1 – Carga Hidráulica

 

Como já foi dito, o que provoca o fluxo de água é a variação de energia do sistema estudado (solo). Em geral, a energia num determinado fluxo é expressa por meio de cargas ou alturas em termos de coluna de água.

Segundo Bernoulli, a carga total ao longo de qualquer linha de fluxo de um fluido não viscoso e incompressível é constante. Em outras palavras, a lei de Bernoulli resulta da aplicação do princípio da Conservação de Energia ao escoamento de um fluido.

A energia que um fluido incompressível, em escoamento permanente, possui consiste em parcelas ocasionadas pela pressão (energia piezométrica), pela velocidade (energia cinética) e pela posição (energia altimétrica). Dessa forma, é possível sintetizar o princípio da conservação de energia por meio da seguinte expressão, a qual constitui a lei de Bernoulli:

H_T = u₁/_w + v₁²/2g + z₁ = u₂/_w + v₂²/2g + z₂ = Constante

Onde:

H_T = Carga Total (m)

u/γ_w = Carga piezométrica(m) u → pressão neutra

z = Carga altimétrica (m) z → cota

v²/2g = Carga de cinética (m) v → velocidade

A velocidade de percolação dos solos é normalmente muito pequena, de forma que a energia cinética chega a ser desprezível. Sendo assim,

H_T = u₁/_w + z₁ = u₂/_w + z₂ = Constante

Carga total = Carga piezométrica + Carga altimétrica

Carga piezométrica Pressão neutra no ponto, expressa em altura de coluna d’água.

Carga de alturaDiferença de cota entre o ponto considerado e qualquer cota tomada como referência.

Ocorre, porém, quando da percolação, uma perda de carga H por causa do atrito viscoso da água com as partículas do solo. Esse atrito leva à seguinte adaptação na expressão de Bernoulli, para que se mantenha a conservação de energia:

H_T = u₁/_w + z₁ = u₂/_w + z₂ + H

ou

H_T = h₁ + z₁ = h₂ + z₂ + H

Sendo assim, pode-se dizer que Havendo variação da carga total entre dois pontos quaisquer, haverá fluxo do ponto de maior carga total para o ponto de menor carga total. Não havendo variação, não haverá fluxo.

Mecânica dos solos, Permeabilidade, Cargas, Coeficiente de permeabilidade

H₁= h₁ + z₁

H₂= h₂ + z₂

H₁ = H₂  Não há fluxo.

Mecânica dos solos, Permeabilidade, Cargas, Coeficiente de permeabilidade

H₁= h₁ + z₁

H₂= h₂ + z₂

H₁ ≠ H₂  Há fluxo.

2 - Coeficiente de permeabilidade

 

A determinação do coeficiente de permeabilidade está diretamente associada à lei de Darcy, que estabelece a direta proporcionalidade entre os diversos fatores geométricos e a vazão da água.

Sendo: Q – Vazão

A – Área do permeâmetro

K–Uma constante para cada solo, que recebe o nome de coeficiente de permeabilidade

A relação h (carga que dissipa na percolação) por L (distância ao longo da qual a carga se dissipa) é chamada de gradiente hidráulico, expresso pela letra i. Dessa forma, a lei de Darcy assume o formato:

Q = k . i . A

A vazão dividida pela área indica a velocidade com que a água sai do solo. Esta velocidade, v, é chamada de velocidade de descarga.

V_d = k . i

A velocidade V_d da lei de Darcy não representa a velocidade de percolação (V_p) da água através dos poros do solo. Isso porque, usualmente, é utilizada a área total “A” da seção transversal da amostra de solo, ao invés de se usar a área real Av de seus vazios. Entretanto, a velocidade real de percolação V_p pode ser determinada através das seguintes relações.

• Do conceito de vazão, tem-se:

Q= Av.Vp = A .V  Av/A = V/Vp = k.i/k_p.i = k/k_{p ,} onde V denota velocidade.

• Do conceito de volume, tem-se:

Av/A = Vv/V = n , onde V denota volume.

Pode-se dizer, então, que:

Av/A = n = V/Vp = k/k_p

ou

V_p =

V

n

K_p =

k

n

3 –Determinação do coeficiente de permeabilidade (k)

 

O coeficiente de permeabilidade de um solo pode ser obtido por meio de métodos diretos e indiretos. Os métodos diretos baseiam-se em ensaios de laboratório sobre amostras ou em ensaios de campo. Os métodos indiretos utilizam correlações entre características do solo.

3.1 Métodos Diretos

 

Os métodos diretos constituem os permeâmetros, que medem a permeabilidade dos solos em laboratório, e o ensaio de bombeamento, realizado “in situ” e mais utilizado pra determinar a permeabilidade de maciços rochosos.

3.1.1 Permeâmetro de Carga Constante

 

Esse tipo de permeâmetro é utilizado na determinação do coeficiente de permeabilidade de solos de granulação grossa. Essa determinação é feita medindo-se a quantidade de água que atravessa a amostra de solo com a altura de carga (h) constante, em um determinado intervalo de tempo (t), sendo A a área da seção transversal da amostra e L, a sua altura (comprimento ao longo do qual a carga h é dissipada). A água que atravessa a amostra é recolhida num recipiente e depois medida.

Mecânica dos solos, Permeabilidade, Cargas, Coeficiente de permeabilidade

3.1.2 Permeâmetro de Carga Variável

 

É utilizado para determinar o coeficiente de permeabilidade de solos finos. Nesses solos, o intervalo de tempo necessário para que percole uma quantidade apreciável de água é bastante grande.

Mecânica dos solos, Permeabilidade, Cargas, Coeficiente de permeabilidade

O volume de água, em virtude de uma variação diferencial de nível “dh” será:

dv = -a . dh.

O sinal negativo é devido ao fato de a variação ser um decréscimo.

Pela lei de Darcy:

dQ = dv/dt = k . i . A  dv = k . i . A . dt

Sendo assim,

-a . dh = k . i . A . dt = k . (h/L). A . dt

Integrando entre (h₁, t₁) e (h₂, t₂), tem-se:

k = 2,3.L.a . log h₁

A.t h₂

Na prática, anota-se o tempo necessário para o nível de água ir, no tubo de área “a”, de h₁ até h₂ e substituem-se todos os dados na fórmula acima, encontrando o valor do coeficiente de permeabilidade.

3.2 Métodos Indiretos

 

A correlação mais conhecida é a desenvolvida por Hazen para as areias.

K = C.d₁₀²

Onde C é um fator utilizado normalmente como sendo em torno de 100 e d₁₀ é o diâmetro efetivo.

4 - Fatores que influenciam na permeabilidade de um solo

 

O coeficiente de permeabilidade de um solo é influenciado diretamente pela temperatura e pelo índice de vazios do solo.

Sabe-se que quanto maior for a temperatura, menor será viscosidade da água e, consequentemente, mais facilmente a água irá escoar pelos interstícios do solo, aumentando o coeficiente de permeabilidade do solo. Os valores do coeficiente de permeabilidade do solo são tomados para uma temperatura de 20ºC, tendo-se a seguinte relação para uma temperatura qualquer t: k₂₀=k_t.C_v, onde C_v é a relação de viscosidade e t é a temperatura do ensaio.

Ou seja,

k₂₀=

_t

.k_t

₂₀

Onde:

k₂₀  Coeficiente de permeabilidade a 20ºC

k_t  Coeficiente de permeabilidade a TºC

_t  Viscosidade da água a TºC

₂₀  Viscosidade da água a 20ºC

O índice de vazios influencia na permeabilidade dos solos. Quanto mais fofo, mais permeável será o solo. Uma relação importante entre o coeficiente de permeabilidade e o índice de vazios é a seguinte:

k₁

=

e₁³

1+e₁

k₂

e₂³

1+e₂

Essa relação (Equação de Taylor) correlaciona duas situações de índices de vazios e coeficientes de permeabilidade de forma que, conhecendo o k para um certo e, pode-se calcular o k para um outro valor de e.

Fonte:ebah.com.br