Artículo original
Análisis numérico de infiltración de agua en un suelo residual no saturado utilizando la curva de retención de agua
Publicado 2018-12-29
Palabras clave
- Suelo no saturado,
- curva de retención de agua,
- succión,
- infiltración en suelos,
- elementos finitos
Cómo citar
Carnero Carnero, E. G. . ., & Carnero Guzmán, G. G. . . (2018). Análisis numérico de infiltración de agua en un suelo residual no saturado utilizando la curva de retención de agua. Revista De Investigaciones Altoandinas - Journal of High Andean Research, 20(4), 439-450. https://doi.org/10.18271/ria.2018.421
Resumen
El análisis de infiltración de agua en suelos es indispensable para comprender como la variación de humedad del suelo ocurre en situaciones reales y cuál es su influencia en sus propiedades ingenieriles. Sin embargo, dicho análisis requiere los parámetros no saturados del suelo para el cálculo. Estos parámetros, tales como la conductividad hidráulica no saturada, son estimados utilizando la curva de retención de agua del suelo (SWRC, por sus siglas en inglés). La SWRC gobierna el proceso de hidratación y deshidratación en el suelo. El presente trabajo, estudia la infiltración de agua de un suelo residual de Brasil para dos condiciones iniciales no saturadas. El análisis fue ejecutado mediante un software de elementos finitos usando la SWRC del suelo que fue obtenida experimentalmente. Los resultados muestran que el tiempo requerido para alcanzar la saturación depende del grado de saturación inicial del suelo y la calidad de los datos experimentales en la obtención de la SWRC.
Referencias
- CARMAN, P.C. (1937) Fluid flow through granular beds. Transactions, Institution of Chemical Engineers, London, v.15, p. 150-166.
- CARMAN, P.C. (1956) Flow of gases through porous media. Butterworths, London. 182p.
- CARNERO, G.G. (2014) Contribution to the study of the behavior of a quasi-saturated unsaturated compacted soil. MSc dissertation, University of São Paulo, São Paulo, Brazil, (In Portuguese). 229p.
- CARNERO, G.G.; CARNERO, E. G. (2015). Técnica constructiva de terraplenes húmedos y su aplicación en la geotecnia moderna. Rev. Investig. Altoandin., 17(3), 311-320. doi: http://dx.doi.org/10.18271/ria.2015.142
- CHANDLER, R.J.; CRILLY, M.S.; MONTGOMERY-SMITH, G. (1992) A low-cost method of assessing clay desiccation for low-rise buildings. Proceeding of the Institution of Civil Engineering, v.92, n.2, p. 82-89.
- CHANDLER, R.J.; GUTIERREZ, C.I. (1986) The filter-paper method of suction measurement. Geotechnique, v.36, n.2, p. 265-268.
- DURNER, W. (1994). Hydraulic conductivity estimation for soils with heterogeneous pore structure. Water Resour Res, 30(2), 11-23. doi: 10.1029/93WR02676
- FREDLUND, D.G.; RAHARDJO, H.; FREDLUND, M.D. (2012) Soil mechanics for unsaturated soils. John Wiley & Sons, New York, 926p.
- FREDLUND, D.G.; XING, A. (1994) Equations for the soil-water characteristic curve. Canadian Geotechnical Journal, v.32, n.3, p. 521-532.
- FREDLUND, D.G.; XING, A.; & HUANG, S. (1994). Predicting the permeability function for unsaturated soils using the soil-water characteristic curve. Canadian Geotechnical Journal, 31(4), 533-546. doi: 10.1139/t94-062
- FREDLUND, D.G., HOUSTON, S.L. (2009). Protocol for the assessment of unsaturated soil properties in geotechnical engineering practice. Canadian Geotechnical Journal, 46(6), 694-707. doi: 10.1139/t09-010
- GEORGETTI, G.B. (2010) Resistência de um solo não saturado a partir de ensaios com teor de umidade constante (CW). Tese (mestrado) – Escola de engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo – São Carlos, 2010.
- HILF, J.W. (1956) An investigation of pore-water pressure un compacted cohesive soils. PhD thesis – Faculty of Graduate School, University of Colorado, Denver.
- HILLEL, D. (1971) Physical principles. In: Soil and Water: Physical principles and processes. New York: Academics Press, p. 5-127.
- KARUP, D., MOLDRUP, P., TULLER, M., ARTHUR, E., & JONGE, L. (2017). Prediction of the soil water retention curve for structured soil from saturation to oven‐dryness. European Journal of Soil Science, 68(1), 57-65.
- KOZENY, J. (1927) Ueber kapillare leitung des wassers im boden. Sitzunberg Akad. Wiss, Wien, v.136, n.2a, p. 271-306.
- LIBARDI. P.L. (1995) Dinamica da agua no solo. Piracicaba: ESALQ/USP – Departamento de Fisica e Meteorologia, 497p.
- LU, N.; LIKOS W.J. (2004). Unsaturated soil mechanics. Hoboken, N.J.: J. Wiley. 556p.
- MARINHO, F.A.M. (1994) Medição de sucção com o método do papel filtro. X Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundação - Foz de Iguaçu - Paraná - Novembro. pp.515-5227.
- MARINHO, F. A. M. (1997) Medição de sucção em solos. In: Anais Simpósio Brasileiro de Solos Não Saturados, 3, Rio de Janeiro. v2, p. 373-384.
- MARINHO, F.A.M. (2005) Os solos não saturados: aspectos teóricos, experimentais e aplicados. Concurso de Livre-Docência (Geomecânica). Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 201p.
- MARINHO, F., GONZALO CARNERO GUZMAN, G., & DEL GAUDIO ORLANDO, P. (2016). Constant Water Content Compression Tests on Unsaturated Compacted Soil with Suction Measurement Using a HCT. International Journal of Geomechanics, 16(6).
- MENDES, R.M (2004). Estudo das propriedades geotecnicas de solos residuais tropicais nao saturados de Ubatuba (SP). Tese (doutorado) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações, São Paulo.
- MUALEM, Y. (1976). A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Resources Research, 12(3), 513-522. doi: 10.1029/WR012i003p00513
- OLIVEIRA, O.M. (2004) Estudo sobre a resistência ao cisalhamento de um solo residual compactado não saturado. Tese (doutorado) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo – Departamento de Engenharia de Estruturas e Fundações, São Paulo.
- RIDLEY, A.M.; BURLAND, J.B. (1993) A new instrument of the measurement of soil moisture suction. Géotechnique, v.43, n.2, p. 321-324.
- STUERMER, M.M. (1998) Estudo da capacidade de retenção de água em um solo residual compactado. Dissertação de mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 121p.
- SUN, W.; SUN D. A.; FANG, L; LIU, S. (2014) Soil-water characteristics of Gaomiaozi bentonite by vapour equilibrium technique. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, v.6, p. 48-54.
- SYSUEV, V., MAKSIMOV, I., ALEKSEEV, V., & MAKSIMOV, V. (2013). Soil water retention curves based on idealized models. Russian Agricultural Sciences, 39(5), 522-525.
- VAN GENUCHTEN, M. T. (1980) A Closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soil. Soil Science Society of American Journal, v.44, n.5, p. 893-898.
- VILAR, O.M. (2006) Introduccao a mecanica dos solos nao saturados. Notas de aula da disciplina de resistencia ao cisalhamento dos solos. Sao Carlos: EESC/USP – Departamento de Geotecnia, 2006.
- WARRICK, A.W.; LOMEN, D.O.; AND YATES, S.R. (1985) A generalized solution to infiltration. Soil Science Society of America Journal, v.49, p.34-38.
- YU, CH., AND CH. ZHENG, (2010) HYDRUS: Software for Flow and Transport Modeling in Variably Saturated Media, Software Spotlight, Ground Water, 48(6), 787-791, 2010.