Mecânica dos solos: fluxo de água em solos saturados
CAPÍTULO 1 - FLUXO PERMANENTE 1D - 1 1.1 INTRODUÇÃO - 1
1.2 LEI DE DARCY - 2
1.3 COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE - 6 1.3.1 Tamanho dos grãos - 8
1.3.2 Índice de vazios - 9 1.3.3 Composição química - 9 1.3.4 Estrutura do solo - 10 1.4 CAPILARIDADE - 10
1.5 TENSÃO EFETIVA EM FLUXO PERMANENTE - 13 1.6 FORÇAS DE CORPO - 15
1.7 FATORES DE SEGURANÇA - 18
1.8 ENSAIOS DE LABORATÓRIO PARA DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE - 20 1.8.1 Permeâmetros de parede rígida - 20
1.8.2 Permeâmetro de parede flexível - 22
1.8.3 Comparação entre permeâmetros de parede rígida e flexível - 23 1.8.4 - Métodos de ensaio - 24
1.9 ENSAIOS DE CAMPO PARA DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE - 26 1.9.1 - Poço de bombeamento - 26
1.9.1.1 - Aquífero granular não confinado - 26 1.9.1.2 - Aquífero granular confinado - 29 1.9.2 - Ensaios de infiltração - 30
1.9.2.1 Ensaio de carga constante - 30 1.9.2.2 Ensaio de carga variável - 33
1.9.3 - Ensaios de recuperação do nível d’água (slug test / bail test) - 33 1.9.3.1 – Formulação de Hvorslev (1951) - 34
1.9.3.2 – Formulação de Bouwer e Rice (1976) - 34 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - 37
EXERCÍCIOS PROPOSTOS - 47
CAPÍTULO 2 - FLUXO PERMANENTE 2D - 57 2.1 INTRODUÇÃO - 57
2.2 EQUAÇÃO DIFERENCIAL GOVERNANTE - 57
2.3 EQUAÇÃO DE FLUXO PERMANENTE POR ANÁLISE VETORIAL - 60 2.3.1 Gradiente de uma função escalar x,y,z - 60
2.3.2 Divergente de uma função vetorial - 60 2.3.3 Rotacional (curl) de uma função vetorial - 60 2.4 FUNÇÃO ANALÍTICA - 61
2.4.1 Propriedades das funções analíticas - 63 2.5 SOLUÇÃO GRÁFICA - 66
2.5.1 Propriedades da rede de fluxo - 66
2.5.2 Quantidades determinadas em redes de fluxo - 71 2.5.3 Redes de fluxo em solo anisotrópico - 74
2.5.4 Coeficiente de permeabilidade direcional - 77
2.5.5 Condições de transferência entre camadas de solo heterogêneo - 78 2.5.6 Recomendações gerais para o traçado da rede de fluxo - 81
2.6 SOLUÇÃO NUMÉRICA - 81
2.6.2 Discretização da equação governante - 82 2.6.3 Condições de contorno - 85
2.6.4 Cálculo da vazão - 87 2.6.5 Linhas de fluxo - 88
2.7 SIMULAÇÃO DE MONTE CARLO: CAMINHADA ALEATÓRIA - 90 2.8 MÉTODO DOS FRAGMENTOS - 92
2.8.1 Fluxo confinado - 92
2.8.2 Fluxo não confinado – método dos fragmentos de Harr (1977) - 96 2.8.3 Fluxo não confinado – método dos fragmentos de Stello (1987) - 99
2.8.4 Estimativa de vazão em barragem de terra – correlações aproximadas - 103 2.9 MODELOS FÍSICOS - 106
2.9.1 Modelos de areia - 106
2.9.2 Modelo de placas (célula de Hele-Shaw) - 108 2.10 MODELOS ANALÓGICOS - 109
2.10.1 Malha de resistências elétricas - 109 2.11 SOLUÇÕES ANALÍTICAS - 112
2.11.1 Barragem de terra sobre fundação impermeável - 113
2.11.2 Barragem impermeável sobre semiespaço homogêneo e isotrópico - 118 2.11.3 Barragem impermeável sobre camada de espessura finita (Fig. 2.57) - 122 2.11.4 Cortina impermeável - 126
2.11.5 Método épsilon para fluxo confinado em depósito de solo formado por duas camadas (POLUBARINOVAKOCHINA,1941) - 128
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - 133 EXERCÍCIOS PROPOSTOS - 165
3.1 INTRODUÇÃO - 185
3.2 BOMBEAMENTO DIRETO - 185
3.3 REBAIXAMENTO COM PONTEIRAS FILTRANTES (wellpoints) - 186 3.4 REBAIXAMENTO COM INJETORES - 192
3.5 POÇOS PROFUNDOS - 194
3.6 RECALQUE DE ESTRUTURAS VIZINHAS - 195
3.7 DIMENSIONAMENTO BASEADO EM POÇO OU CAVA EQUIVALENTE - 195 3.7.1 Produção individual do poço - 203
3.8 DIMENSIONAMENTO BASEADO EM POÇOS MÚLTIPLOS - 205 3.8.1 Método das imagens - 206
3.9 DIMENSIONAMENTO BASEADO EM REDES DE FLUXO - 213
3.10 DIMENSIONAMENTO BASEADO NO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS - 215 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - 219
EXERCÍCIO PROPOSTO - 225
CAPÍTULO 4 - FLUXO TRANSIENTE EM POÇOS DE BOMBEAMENTO - 227 4.1 INTRODUÇÃO - 227
4.2 POÇO TOTALMENTE PENETRANTE EM AQUÍFERO CONFINADO - 228 4.2.1 Método de Theis (1935) - 229
4.2.2 Método de Cooper e Jacob (1946) - 232 4.2.3 Ensaio de recuperação - 235
4.3 POÇO TOTALMENTE PENETRANTE EM AQUÍFERO NÃO CONFINADO - 237 4.4 MÉTODO DAS IMAGENS - 238
4.5 REBAIXAMENTO DO LENÇOL FREÁTICO - POÇOS MÚLTIPLOS - 240 4.6 POÇO PARCIALMENTE PENETRANTE - 241
CAPÍTULO 5 - TEORIAS DO ADENSAMENTO - 255 5.1 INTRODUÇÃO - 255
5.2 TEORIA DO ADENSAMENTO PRIMÁRIO DE TERZAGHI - 255 5.3 SOLUÇÕES DA EQUAÇÃO DE DIFUSÃO 1D - 258
5.3.1 Caso 1: excesso inicial de poropressão uniforme com a profundidade, drenagem dupla - 258 5.3.2 Caso 2: excesso inicial de poropressão uniforme com a profundidade, drenagem simples - 266
5.3.3 Caso 3: distribuição do excesso inicial de poropressão linear com a profundidade, drenagem dupla - 267 5.3.4 Caso 4: distribuição do excesso inicial de poropressão linear com a profundidade, drenagem simples - 271 5.3.5 Caso 5: distribuição do excesso inicial de poropressão senoidal com a profundidade, drenagem dupla - 274 5.4 CARREGAMENTO DEPENDENTE DO TEMPO - 275
5.5 ADENSAMENTO PRIMÁRIO DE CAMADAS CONTÍGUAS - 280 5.6 SOLUÇÃO NUMÉRICA DO ADENSAMENTO PRIMÁRIO 1D - 280
5.7 DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS DE SOLO EM LABORATÓRIO - 281 5.7.1 Coeficiente de adensamento cv - 282
5.7.2 Parâmetros de compressibilidade - 285
5.8 RECALQUE NÃO DRENADO E RECALQUE DE ADENSAMENTO PRIMÁRIO - 291 5.8.1 Recalque não drenado - 291
5.8.2 Recalque final de adensamento primário - método direto - 292 5.8.3 Recalque final de adensamento primário - método indireto - 293
5.8.4 Recalque de adensamento primário – carregamento não instantâneo - 294
5.8.5 Recalque de adensamento primário - método de Skempton e Bjerrum (1957) - 296 5.9 COMPRESSÃO SECUNDÁRIA - 300
5.9.1 Recalque de compressão secundária - método de Buisman (1936) - 302 5.9.2 Conceito de linhas de tempo (isótacas - 303
5.10 DRENOS VERTICAIS PRÉ-FABRICADOS - 308
5.10.1 Adensamento primário com drenagem radial - 311
5.10.2 Porcentagem média de dissipação de poropressão Ur - 313 5.10.3 Drenos verticais com carregamento dependente do tempo - 316 5.10.4 Adensamento primário 1D com drenagem vertical e radial - 316 5.11 PRÉ-CARREGAMENTO COM ATERRO TEMPORÁRIO - 318
5.12 PRINCÍPIO DAS TENSÕES EFETIVAS EM SOLO SATURADO - 320 5.13 TEORIA DO ADENSAMENTO 3D - FORMULAÇÃO ACOPLADA - 322 5.13.1 Conservação de massa da água - 322
5.13.2 Conservação de massa dos sólidos - 324 5.13.3 Lei de Darcy - 325
5.13.4 Equações de equilíbrio - 326
5.14 TEORIA DO ADENSAMENTO 3D - FORMULAÇÃO DESACOPLADA - 330
5.14.1 Método de Davis e Poulos para recalque de fundações superficiais - 332 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - 336
EXERCÍCIOS PROPOSTOS - 381
CAPÍTULO 6 - CRITÉRIOS PARA FILTROS E DRENOS - 399 6.1 INTRODUÇÃO - 399
6.2 CRITÉRIO BÁSICO DE TERZAGHI - 400 6.2.1 Critério de filtro: - 400
6.2.2 Critério de dreno: - 400
6.3 CRITÉRIO EXPANDIDO US NATIONAL RESOURCES CONSERVATION SERVICE - 401 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS - 405
EXERCÍCIOS PROPOSTOS - 411
Apêndice a - o método das diferenças finitas na solução da equação 1d do Adensamento primário - 413
Apêndice b - o método dos elementos finitos na solução da equação 1d do Adensamento primário - 427
EXERCÍCIO RESOLVIDO - 439
