Guia de Permeabilitat i Assaigs de Bombament en Geotècnia

1. Permeabilitat

Definició (pregunta típica)

Capacitat d’un material per deixar passar un fluid sense alterar la seva estructura interna.

Un material és impermeable quan el flux és pràcticament nul.

Factors que la determinen

1. Porositat
2. Porus connectats
3. Densitat / temperatura del fluid
4. Pressió del fluid
5. Fissures, falles i juntes (augmenten significativament la permeabilitat)

Classificació segons k (m/s)

⚠️ Aquesta taula és fonamental per a l'exercici de classificació.

2. Assaig Lefranc

Aplicacions

• Sòls granulars.
• Sòls per sobre del nivell freàtic.
• Roques molt fracturades.

Tipus d'assaig

• 🔹 Càrrega constant: mantenim el nivell d’aigua constant i mesurem el cabal.
• 🔹 Càrrega variable: mesurem la velocitat de descens del nivell.

📌 Nota: Cal saturar el sòl abans i prendre mesures cada 5 minuts durant 45 minuts.

Dades i fórmula

Dada mesurada: Q (cabal). Paràmetre a obtenir: k.

Fórmula: k = (Q · P) / (A · h)

On:

• Q = cabal (m³/s)
• P = profunditat saturada
• A = secció del pou (π · r²)
• h = càrrega aplicada

Passos de càlcul

1. Convertir litres a m³.
2. Convertir minuts a segons.
3. Calcular Q.
4. Calcular A = π · r².
5. Aplicar la fórmula.
6. Classificar el sòl segons k.

📌 Exemple: k ≈ 1,3·10⁻³ m/s → permeabilitat alta → sorra gruixuda.

3. Assaig Lugeon

Aplicacions

• Massissos rocosos.
• Terrenys poc permeables.

Procediment

S’injecta aigua en un tram aïllat amb obturadors. Es realitzen esglaons de pressió (0 – 1 – 2 – 5 – 10 kp/cm²) durant 10 minuts per esglaó. La dada obtinguda és el cabal injectat per determinar la permeabilitat de la roca.

4. Assaig de bombament

Definició i objectius

Consisteix a bombar aigua d’un pou i mesurar el cabal i el descens del nivell piezomètric.

• Netejar el pou.
• Calcular k, T, S.
• Determinar cabal màxim, crític i òptim.
• Conèixer geometria i límits de l’aqüífer.
• Analitzar la qualitat de l’aigua.

5. Tipus de bombament

Cabal constant

• Règim permanent: el nivell s’estabilitza (l’aigua prové de la recàrrega).
• Règim variable: el nivell continua baixant (l’aigua prové de l’emmagatzematge).

Cabal variable

• Bombament esglaonat: augmentem el cabal per fases.
• Cabal crític: petit augment de cabal provoca un gran descens de nivell.

Recuperació

Mesurem la pujada del nivell en parar de bombar per avaluar l’afectació de l’aqüífer.

6. Corba característica del pou

1. Cabals baixos: neteja del pou.
2. Zona lineal: comportament normal de l’aqüífer.
3. Punt crític: cabal màxim explotable.

7. Equip de bombament

• Electrobomba submergible i columna d’impulsió.
• Grup electrogen.
• Aforador (mesura de cabal).
• Piezòmetres amb datalogger.
• Equips de mesura (pH, conductivitat, Eh, temperatura).
• Software d’interpretació.

8. Procediment en aqüífer lliure

1. Preparar desguàs i perforar el pou.
2. Instal·lar piezòmetres.
3. Realitzar bombament esglaonat fins a l'estabilització.
4. Prendre mesures fisicoquímiques.
5. Duració: 24 hores de bombament i 8 hores de recuperació.
6. Elaborar gràfiques i interpretar resultats.

9. Classificació de materials

Permeables

• Grava, sorra de riu.

Semi-permeables

• Sorres fines, roques poroses, glauconita.

Molt poc permeables

• Argila densa/lleugera, llims compactes, morter compactat, roques calcàries compactes.

10. Interpretació de gràfiques

S'ha de saber descriure:

• Dos bombaments separats: descens fins a S1, recuperació, i posterior S2.
• Bombament esglaonat amb estabilització: cada cabal té un nivell estable.
• Esglaonat sense estabilització: el descens continua (línia discontínua = descens teòric).

Definicions clau

• Permeabilitat: capacitat de deixar passar aigua.
• k: coeficient de permeabilitat.
• T: transmissivitat.
• S: coeficient d’emmagatzematge.
• Lefranc: per a sòls granulars.
• Lugeon: per a roques poc permeables.
• Bombament: per a l'estudi d'aqüífers.