TC MECÂNICA DOS SOLOS TENSÕES NO SOLO PARTE II

Transcrição

1 TENSÕES NO SOLO PARTE II

2 Tensão superficial e Capilaridade - A água apresenta um comportamento diferenciado na superfície em contato com o ar; - Forças intermoleculares: atração dos hidrogênios de determinadas moléculas de água com os oxigênios das moléculas vizinhas. - Tensão superficial: fina membrana elástica na superfície da água.

3 Tensão superficial e Capilaridade

4 Tensão superficial e Capilaridade - Água em contato com um corpo sólido: superfície livre da água faz uma curvatura - forças químicas de adesão; - Depende do tipo de material e o grau de limpeza.

5 Tensão superficial e Capilaridade - Membrana flexível como uma superfície curva: diferença de pressão nos dois lados da membrana; - Diferença das tensões: equilibrada pela resultante de tensão superficial.

6 Tensão superficial e Capilaridade - Superfície da água no tubo capilar é curva; - O ângulo formado depende do material do tubo; - Altura da ascensão: peso da água no tubo igual a resultante da tensão superficial.

7 Tensão superficial e Capilaridade - Peso de água num tubo com raio r e altura de ascensão capilar hc: P = πr² x hc x γw

8 Tensão superficial e Capilaridade - Tensão superficial T atuando em toda superfície de contato águatubo, a força resultante é: F = 2πr x T

9 Tensão superficial e Capilaridade - Igualando P a T: P = F πr² x hc x γw = 2πr x T hc = 2 T r γw

10 Tensão superficial e Capilaridade - Igualando P a T: P = F πr² x hc x γw = 2πr x T hc = 2 T r γw

11 Tensão superficial e Capilaridade hc = 2 T r γw A altura de ascensão capilar é inversamente proporcional ao raio do tubo. Obs.: A tensão superficial da água a 20ºC é de 0,073 N/m²: - Tubos de 1 mm de diâmetro -> hc = 3 cm; - Tubos de 0,1 mm de diâmetro -> hc = 30 cm; - Tubos de 0,01 mm de diâmtreo -> hc = 3 m.

12 Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em A" - Pressão igual à pressão atmosférica.

13 Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em B e "C" - Pressão é acrescida do peso de água (γw.h).

14 Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em D - Pressão igual à pressão atmosférica.

15 Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em E - Pressão igual à pressão atmosférica menos a altura do ponto até a superfície da água vezes o peso específico da água.

16 Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em F - Imediatamente acima do menisco está na pressão atmosférica.

17 Pressões na água em meniscos capilares - A água nos vazios do solo, na faixa acima do lençol freático, está sob uma pressão abaixo da pressão atmosférica; - Pressão neutra é negativa; - Sendo "u" negativo: tensão efetiva é maior do que a tensão normal; - Pressão neutra negativa provoca uma maior força nos contatos dos grãos, aumentando a tensão efetiva.

18 Pressões na água em meniscos capilares Solo acima do NA totalmente seco = pressão neutra nula

19 Pressões na água em meniscos capilares Solo acima do NA com água em estado capilar = pressão neutra negativa

20 Pressões na água em meniscos capilares - Água livre não suporta tensões de tração superiores a 100 kn/m² (10m de coluna d água); - Fenômeno na cavitação; - Em meniscos capilares: altura de ascensão capilar superior a 10m.

21 Água capilar nos solos - Vazios dos solos: muito pequenos, podem ser associados a tubos capilares; - Grau de saturação em função da altura sobre o NA.

22 Água capilar nos solos PONTO A" - Altura máxima de ascensão capilar (depende do tamanho dos vazios e partículas.

23 Água capilar nos solos PONTO B" - G r a u d e s a t u r a ç ã o aproximadamente constante.

24 Água capilar nos solos PONTO C e "D" - Água em canais contínuos comunicados com o lençol freático.

25 Meniscos capilares independentes do NA - Aproximação das partículas; - Coesão aparente;