Percolação em Solos: Aprenda a calcular a vazão em redes de fluxo

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A percolação da água é importante para determinar estabilidade de estruturas como barragens e contenções de solo, sendo que muitas vezes a percolação não é unidirecional e por isso utiliza-se de redes de fluxo.

A rede de fluxo tem como base as equações de continuidade de Laplace, o qual estabelece a condição de percolação de um regime permanente em determinado ponto da massa de solo. A equação de Laplace em um meio isotrópico, ou seja, um meio que apresenta propriedades físicas independente da direção, representa duas curvas, sendo elas:

  • Curvas Ortogonais ou Linhas de Fluxo
  • Linhas Equipotenciais

As linhas de fluxo são aquelas em que a partícula de água se desloca de montante para jusante através dos vazios do solo. As linhas equipotenciais são linhas de carga potencial e tem o mesmo valor ao longo de toda a sua extensão. A combinação delas é chamada de rede de fluxo.

A construção de uma rede de fluxo deve seguir:

  • As linhas equipotenciais interceptam as linhas de fluxo em ângulos retos.
  • Os elementos formados devem ser aproximadamente quadrados.
  • Superfície montante e jusante são equipotenciais
  • A camada impermeável é uma linha de fluxo

 

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Figura 1 – Rede de Fluxo

Para o cálculo de percolação é necessário contar o número de canais de fluxo (Nf) e de quedas equipotenciais (Nd). No exemplo apresentado, o número de canais de fluxo é igual a 4 e o número de quedas equipotenciais é 6.

  • Nf = 4
  • Nd=6

A vazão total é calculada pela Equação 1, a qual relaciona o número de canais de fluxo, quedas equipotenciais, diferença de carga entre montante e jusante e o coeficiente de permeabilidade (k).

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Equação 1 – Vazão total

Embora seja conveniente que todos os canais apresentem formas de quadrados, nem sempre isso ocorre e dessa forma pode-se determinar fazendo uma correção das dimensões através da proporção de altura (b) por largura (l) dos retângulos, Equação 2.

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Equação 2 – Vazão total para canais retangulares

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Fontes:

DAS, B.M; SOBHAM, K; “FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA“. 8º Edição. California: Cengage Learning, 2010

HUMES, C. “NOTAS DE AULA DA DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS“. São Bernardo do Campo, 2015

 

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