Fundamentos de la Ley de Darcy y el Ensayo de Penetración Estándar (SPT)
Fundamentos de Permeabilidad: La Ley de Darcy
El caudal que atraviesa el permeámetro es linealmente proporcional a la sección y al gradiente hidráulico, y la constante de proporcionalidad es característica de cada arena o material que llena dicho permeámetro.
Los niveles de agua en los tubos varían al cambiar el caudal con el grifo y/o al mover el depósito elevado.
Formulación Matemática
Con permeámetros de distintos diámetros, y midiendo la altura de la columna, siempre que se utilice la misma arena se cumple que:
Q = K · sección · (Δh / Δl)
Donde el gradiente hidráulico (i) es:
i = Δh / Δl
Darcy encontró que para velocidades suficientemente pequeñas, el gasto o caudal Q es:
Q = ∂V / ∂t = k · i · A (2)
Si se considera la ecuación de continuidad:
Q = v · A (3)
Donde:
- Q: Caudal o gasto [cm³/seg]
Es posible relacionarlos de forma tal que se obtiene la expresión conocida como Ley de Darcy:
v = k · i (4)
Tipos de Permeámetros
Permeámetro de Carga Constante
El inconveniente de este permeámetro es que en suelos poco permeables el tiempo de prueba se hace tan largo que deja de ser práctico usando gradientes hidráulicos razonables. Es conveniente para valores de k comprendidos entre 102 y 10-2 cm, es decir, en suelos permeables, donde el error es despreciable.
Permeámetro de Carga Variable
Para arenas finas, limos y arcillas se usa el permeámetro de carga variable, ya que brinda mayor exactitud.
El Ensayo de Penetración Estándar (SPT)
El índice SPT está relacionado con la compacidad de las arenas. Es el más común dentro de los ensayos in situ por las siguientes razones:
- Prácticamente todas las empresas dedicadas a los reconocimientos geotécnicos disponen del equipo necesario para realizarlo.
- Es el mejor ensayo para investigar la capacidad de compactación de depósitos de arena en profundidad.
- Su ejecución debe ser cuidadosa, de manera que el resultado pueda ser interpretado en el contexto de la gran experiencia existente.
Procedimiento del Ensayo
Se realiza dentro de un sondeo cuyas paredes son estables o están soportadas por un revestimiento adecuado.
- Se alcanza la profundidad donde se realiza el ensayo y se limpia el fondo de detritos.
- Se procede a hincar, en el fondo, una tubería hueca con la punta biselada, con diferente diámetro exterior e interior.