agua en el suelo

Agua en el terrenoRecurso mineral más importante extraído en

el planeta (30% del consumo diario es por agua subterránea).

Agua fósil: atrapada en el intersticio de los sedimentos (habitualmente salada)

Agua meteórica: parte de la precipitación que se filtra.

Formas en que el agua se encuentra en el terreno

1. AGUA ADSORBIDA2. AGUA CAPILAR3. AGUA GRAVITACIONAL4. AGUA DE COMBINACION QUIMICA

Agua adsorbida: Película que envuelve las partículas y sobre la cual actúan fuerzas moleculares de adhesión.

Efectos: Cambios de volumen Cambios de cohesión Cambios de estabilidad mecánica

Cambios de volumenExpansiones y contracciones en el suelo.Agua higroscópica:

Aquella que se condensa en la superficie de las partículas cuando un suelo seco es expuesto a humedad.

La higroscopía puede generar un aumento de volumen tal que:

Cambios de cohesiónRelación inversa

entre humedad y resistencia al corte.

Ipinalterado

remoldeado

Cambios en la estabilidadLos suelos granulares poseen la propiedad de

desarrollar estabilidad interna debido al mutuo soporte de las partículas.

Esta propiedad se puede alterar por la película de agua adsorbida con un efecto mucho más importante en los suelos de textura fina que en los gruesos, donde es casi nula.

Agua capilarEsta suspendida en el suelo

y no escurre libremente sino que por gravedad.

Se eleva sobre el nivel de agua libre gravitacional, es decir por encima del nivel en el cual la presión es igual a la atmosférica, hasta la zona de aireación o no saturada.

El comportamiento del agua capilar está influido por una serie de factores, tales como la estructura, movimiento del N.F, etc.

Agua gravitacional o libreAquella cuyo movimiento o estado de equilibrio está determinado fundamentalmente por la acción de gravedad y se rige por las leyes de la hidráulica.

PROBLEMAS PRESENTADOS EN EL AGUA LIBRE

1.Efecto sobre las presiones efectivas del suelo. 2.Flujo de Agua (Se aplican leyes que rigen su

movimiento)Existen dos tipos de movimientos de aguaLaminar (<v)Turbulento (>v)

El movimiento laminar corresponde a la mayoría de los problemas de flujo de agua en suelos. Se estudia aplicando la ley de Darcy.

Flujo de agua. PermeabilidadLa propiedad que el suelo presenta al permitir que el agua

escurra a través de él se llama permeabilidad y su grado se expresa a través del coeficiente de permeabilidad (k)

El estudio de la permeabilidad del suelo es fundamental en:Evaluación de la cantidad de filtración a través de presas y diques,

hacia pozos de agua.Evaluación de subpresión bajo estructuras para un análisis de

estabilidadControl de velocidad de filtración para evitar erosión de la masa

de suelo.Velocidad de consolidación

La determinación del coeficiente de permeabilidad está directamente asociado a la Ley de Darcy, que establece la directa proporcionalidad entre los diversos factores geométricos y el flujo del agua.

Ley de Darcy

Ley de Darcy

Q: volumen que se descarga en un tiempo ti : gradiente hidráulicoA: área del suelo normal al desplazamiento del agua.

Velocidad de descarga media

La permeabilidad es la propiedad que tiene la mayor variación.

Permeabilidad

Ensayos de PermeabilidadCarga constante (suelos arenosos permeables)

V: volumen, t: tiempo

Ensayos de PermeabilidadCarga variable (finos arcillosos)

Factores que influyen en K

Cargas de aguaEl paso de un líquido a través de un suelo

depende de que exista una diferencia de potencial hidráulico entre dos puntos de su masa.

El teorema de Bernoulli permite establecer el potencial en distintos puntos.

Z: altura geométricau: presión del liquido sobre la atmósferav: velocidad de filtración

Cargas de agua

Flujo UnidimensionalEn estos casos, el gasto de filtración, el

gradiente y la carga en cada punto se obtienen utilizando la ley de Darcy y otros principios básicos de la hidráulica

La velocidad de escurrimiento es función de:Tamaño del poroPosición del poro (distancia entre poros)

En problemas de ingeniería de suelos, el agua se considera que fluye de A a B según una línea recta con cierta velocidad efectiva.

Flujo BidimensionalSe presenta en estructuras que tengan contacto con

el agua (presas, puertos, etc.)En estos flujos, los principios básicos con que se

resuelven los problemas unidimensionales no bastan.Se recurre a la red de flujo.RED DE FLUJO

Sistema de cuadrados o rectángulos formados por la intersección de líneas de flujo y líneas equipotenciales o de igual carga potencial (perpendiculares).

Resolución de redes de flujoSe trata de obtener las dos familias de

características a través de la función de flujo (x, z) (que da las líneas de corriente) y la función de potencial (x, z) (que proporciona las equipotenciales).

Conocidas ambas curvas se puede obtener:El potencial hidráulicoEl gradienteLa velocidadLa dirección del flujoEl caudal unitario de filtración

Resolución de redes de flujoSi hay un escurrimiento

(caracterizado por las líneas de flujo (a, b, c,...), los puntos (A, B, C...) presentan el mismo nivel piezometrico y están situados sobre una misma superficie, perpendicular a estas líneas de flujo.

Estas superficies llevan el nombre de superficies equipotenciales.

Ejercicio