A new laboratory permeameter was developed for measuring the hydraulic conductivity of gravels ranging from 0.1 to 2 m/s. The release of pneumatic pressure applied to the test specimen induces an underdamped oscillatory response of the water level above the permeameter, similar to an underdamped in situ slug test response in monitoring wells. A closed form model was derived to calibrate the hydraulic minor losses in the permeameter and the hydraulic conductivity of the specimen by performing tests without and with a specimen. The majority of each test series performed on individual specimens produced hydraulic conductivity values within 10% of the average, which is very small for such a measurement. Tests were performed using the permeameter on a collection of subrounded and angular gravels prepared to measured grain size distributions and porosities. The surface area was determined by evaluating the shape and angularity using a method developed in this research and these parameters were used with the measured tortuosity and hydraulic conductivity, to back calculate the packing factor of the Kozeny-Carman equation. The results show that the packing factor for the gravels and materials tested is proportional to the tortuosity cubed. These results provide a valuable update to the Kozeny-Carman equation for predicting the hydraulic conductivity of gravels. Field slug interference tests were performed in pairs of monitoring wells installed at the same elevation in a floodplain deposit of silty sand in Dedham MA. Slug tests were performed in one of the wells while the response was monitored simultaneously in both wells. The measured responses were both analyzed by modifying the KGS model of Hyder et al. (1994) to consider the wellbore storage and filter packs effects. This modification was found to produce estimates of hydraulic conductivity based on the slugged well response that compared well with that estimated based on the observation well's response. Calibrated hydraulic conductivities for the pairs of wells tested ranged from 4x10-6 to 1.5x10-5 m/s and specific storage ranged from 2x10-5 to 7x10-4 m-1.

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Cincos solos compactados do estado de São Paulo foram estudados para uso como barreira impermeável de aterros sanitários. Foram realizados ensaios em permeâmetro de parede flexível com utilização do sistema de controle hidráulico de volume constante (sistema fechado), ensaios em permeâmetro de parede rígida e ensaios de contração. Verificou-se que menores valores de condutividade hidráulica estão associados a teores de umidade de moldagem igual ou acima do teor de umidade ótimo fornecida no ensaio de Proctor normal. Teores de umidade acima do ótimo e graus de compactação superiores a 100% não causaram significativas reduções na condutividade hidráulica, que tende a se estabilizar a partir destes parâmetros. Foram sugeridas condições de compactação para quatro dos cinco solos analisados, de forma que a condutividade hidráulica não excedesse 1.'10 POT.-7' cm/s, valor sugerido para barreiras impermeáveis. A contração axial e volumétrica não foi influenciada pelo teor de umidade de moldagem e grau de compactação, para corpos-de-prova compactados nas condições de compactação sugeridas. Os resultados de condutividade hidráulica em ensaios com permeâmetros de parede rígida se mostraram, aproximadamente, uma ordem de grandeza menor se comparados aos resultados obtidos com permeâmetro de parede flexível, porém essa diferença diminuiu com o aumento do grau de compactação dos corpos-de-prova / The hydraulic conductivity of five compacted soils from São Paulo state is studied aiming at their use in lining systems. Permeability tests were performed in flexible wall permeameters with constant volume hydraulic control system (closed system), rigid wall permeameters and contraction tests. It was verified that lower values of hydraulic conductivity are associated to molding water content equal or larger than optimum water content of soil as measured in standard Proctor. Molding water content beyond optimum and compaction degree lager than 100% did not cause significant reduction on hydraulic conductivity, which tends to stabilize when those parameters are reached. It is proposed ideal conditions of compaction for four of five compacted soils studied with hydraulic conductivity not lager than '10 POT.-7' cm/s, suggested value for lining systems. The axial and volumetric shrinkage was not influenced by water content and compaction degree, for specimen compacted on ideal conditions suggested here. The hydraulic conductivity results of greatness lower when compared to the results of the flexible wall permeameter, although that difference gets smaller with the rise of compaction degree

A condutividade hidráulica de dois solos não saturados típicos da região de São Carlos, um arenoso e outro argiloso é estudada através de ensaios de campo empregando o permeâmetro Guelph. Duas alternativas de ensaio foram empregadas e os resultados experimentais foram analisados com os modelo teóricos de REYNOLDS e ELRICK (1985) e PHILIP (1985). Paralelamente, obtiveram-se em laboratório curvas de retenção de água dos solos o que possibilitou determinar a função condutividade hidráulica através das fórmulas empíricas de VAN GENUCHTEN, (1980) e de GARDNER (1958). As características e a variação dos valores da condutividade hidráulica não saturada de campo fornecidos pelo permeâmetro Guelph, são discutidos e confrontados com aqueles obtidos a partir dos métodos indiretos provenientes de laboratório. Observou-se que as condutividades hidráulicas saturadas nos solos foram praticamente iguais, quer se considerem os resultados de campo ou laboratório. Os resultados de campo mostraram-se mais consistentes para o solo argiloso qualquer que tenha sido a técnica de ensaio. O parâmetro &#945 da equação de GARDNER (1958) obtido no campo resultou maior que o valor sugerido na literatura ou obtido em laboratório para o solo arenoso. Para o solo argiloso, todas as opções de obtenção do parâmetro tenderam a fornecer valores praticamente iguais. / The unsaturated hydraulic conductivity of two typical soils from the region of São Carlos City, sandy and clayey soils, has been studied through field tests using the Guelph permeameter. Two different alternatives of tests have been performed and the experimental data have been analyzed following the theoretical models from REYNOLDS and ELRICK (1985) and PHILIP (1985). However, soil-water characteristic curves were obtained in such a way that the hydraulic conductivity function could be evaluated using the empirical expressions from VAN GENUCHTEN (1980), and GARDNER (1958). The characteristics and the variation of the field unsaturated hydraulic conductivity values from the Guelph permeameter are discussed and compared to those from laboratory indirect methods. The field results showed to be more consistent to the clayey soil independent on the test or calculation method. The &#945 value (GARDNER, 1958) parameter obtained in the fields was Iarger than the values suggested in the literature or obtained in laboratory for the sandy soil. To the clayey soil, all the obtaining options of the parameter tended to supply values quite the same.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvanaTravinski.pdf: 2793954 bytes, checksum: d9b67ec4fc80683573196ad7d86cd258 (MD5) Previous issue date: 2008-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Some soil physical properties alter due to the management conducted on them. It is the management that largely produces the main modifications in the soil structure. Soil non harvest and conventional managements are the more investigated cultivation methods. Non harvest appeared as an alternative to the conventional, nevertheless, comparative studies of the alterations produced by those two types of management systems can supply important subsidies in the analysis of the advantages and disadvantages of a system in relation to the other. The objective of this work was to compare the saturated soil hydraulic conductivity of a Red Latossol submitted to non harvest, conventional tillage and secondary forest and, to correlate it to other physical properties of the soil, such as soil particle density, soil particle distribution (sand, silte and clay), soil bulk density, soil micro and macro porosity. The saturated soil hydraulic conductivity was obtained using a Guelph permeameter. A rectangular mesh composed of 35 measurement positions was used. The investigated physical properties were analyzed using the classical statistics, which is based on the calculation of averages, standard deviation, variation coefficient, minimum and maximum values and asymmetry and curtosys coefficients. Also, there were made histograms to verify the nature of the distribution and the variability of the measured variables and boxplot graphs to identify discrepant points. For a visualization of their variability, maps of these properties were performed. As compared to the non harvest, the conventional tillage system presented a larger saturated soil hydraulic conductivity. The soil saturated hydraulic conductivity did not present correlation with no other properties of the soil than soil macroporosity, for both investigated soil tillage management. / Algumas propriedades físicas do solo sofrem alterações devido ao manejo nele empregado. É o manejo que em grande parte produz as principais modificações na estrutura dos solos. Os sistemas de manejo do solo mais pesquisados são os plantio direto e o convencional. O plantio direto surgiu como uma alternativa ao convencional, portanto, estudos comparativos das alterações produzidas pelos dois tipos de sistemas de manejo mencionados podem fornecer subsídios importantes na análise das vantagens e desvantagens de um sistema em relação ao outro. O objetivo deste trabalho foi o de determinar a condutividade hidráulica do solo saturado de um Latossolo Vermelho distrófico submetido ao sistema de manejo em plantio direto, plantio convencional e floresta secundária (área que está em estágio de sucessão vegetacional) e, correlacionar essa condutividade hidráulica com outras propriedades físicas do solo, tais como a densidade de partículas, as frações granulométricas (areia, silte e argila), a densidade do solo, a porosidade total do solo, a microporosidade e a macroporosidade do solo. O parâmetro condutividade hidráulica do solo saturado foi obtida com o uso do permeâmetro de Guelph. Utilizou-se uma malha retangular composta de 35 pontos amostrais. As propriedades físicas investigadas foram analisadas utilizando-se a estatística clássica, a qual está baseada no cálculo de médias, desvio padrão, coeficiente de variação, valores mínimo e máximo e coeficientes de assimetria e curtose. Juntamente com essa análise foram feitos os histogramas para verificar a natureza da distribuição e a variabilidade das variáveis levantadas e gráfico boxplot para identificar pontos discrepantes. Para uma visualização do seu comportamento espacial, mapas das propriedades de cada sistema de manejo foram categorizados. Com o permeâmetro de Guelph foi possível determinar que o sistema plantio convencional apresentou valores médios maiores do que o plantio direto. A condutividade hidráulica do solo saturado não apresentou correlação com as demais propriedades do solo. Somente os valores médios da condutividade hidráulica do solo saturado, nos sistemas plantio direto e convencional apresentaram correlação com os valores médios da macroporosidade do solo.

Este trabalho trata do desenvolvimento, montagem e teste de equipamentos para ensaios de materiais de baixa condutividade hidráulica, o qual inclui sistemas de controle hidráulico de volume constante, permeâmetros do tipo parede flexível e interfaces água-percolante. A vantagem desse arranjo está no maior controle dos ensaios e, notadamente, na redução do tempo de ensaio com emprego do sistema hidráulico de volume constante (sistema fechado), quando comparado aos ensaios que empregam o sistema aberto de controle hidráulico. Para testar o equipamento, foram ensaiados geocompostos bentoníticos (geosynthetic clay liners - GCLs) de fabricação nacional, em corpos de prova moldados com diâmetro de 100 mm e também, em uma mistura de solo com bentonita. Os resultados da condutividade hidráulica obtidos para os geocompostos bentoníticos se situaram na ordem de \'10 POT.-9\' e \'10 POT.-10\' cm/s, compatíveis com os publicados na literatura sobre o material, e os ensaios na mistura solo-bentonita produziu resultados na ordem de \'10 POT.-8\' cm/s, e foram conseguidos com cerca de 3 horas de ensaio. Aborda-se ainda a aplicabilidade da lei de Darcy aos materiais ensaiados. / This work describes the development, construction, calibration and test of equipment for testing low hydraulic conductivity materials, which includes constant volume hydraulic control system, flexible wall permeameters and permeating water interfaces. The advantage of this kind of apparatus is the greater test control, notably, the reduction of test duration due to the use of a constant volume hydraulic system (closed system), when compared to the opened system hydraulic control test. In order to test the equipment, geosynthetic clay liners (GCLs) manufactured in Brazil was used as test specimens of 100 mm diameter and also, a mixture of soil and bentonite. The results of hydraulic conductivity obtained for the GCL were in the range of \'10 POT.-9\' to \'10 POT.-10\' cm/s, comparable to what has been published by the specialized literature on this material, and the tests with the soil-bentonite mixture resulted in a conductivity about \'10 POT.-8\' cm/s, after 3 hours running the test. The applicability of Darcy´s law to the tested materials is also referred to.

La Société le Nickel ’SLN’ est l’un des plus grands exploitants de nickel en Nouvelle Calédonie. Le Stockage des déchets de l’exploitation minière sur le site d’exploitation se fait sous forme de tas manufacturés appelés versants. Pour assurer la stabilité de ces versants, il est nécessaire d’assurer un stockage hors d’eau de ces stériles miniers. Pour se faire, une mise en place des ouvrages en enrochement enterrés se fait au fur et à mesure de l’avancement des travaux d’installation des versants. Le rôle de ces ouvrages enterrés est de maintenir l’écoulement d’eau à travers le milieu poreux. Le premier objectif de la thèse est donc de mieux comprendre les interactions hydrodynamiques dans les milieux très perméables dans le cas d’écoulements pleinement turbulents. La première partie de ce travail concerne une étude expérimentale menée à l’Institut National Agronomique de Tunisie (INAT) mais aussi à l’Institut de mécanique de fluide de Toulouse (IMFT) dont le but est d’étudier à la fois l’évolution de la ligne d’eau dans les milieux macroporeux et la variation de la perméabilité de ces derniers en fonction du nombre de Reynolds. Des simulations avec des modèles de perte de charge les plus utilisés dans la littérature ont été effectuées, pour tester leur capacité à reproduire la ligne d’eau dans les conditions de nos expériences. Les deux relations de Forchheimer (1901) et d’Ergun (1952) donnent des résultats proches de nos expériences avec des valeurs de coefficients adaptés pour notre cas, alors que la relation de Barree et Conway (2004) ne semble pas reproduire les résultats attendus. L’eau qui circule dans les ouvrages enterrés est une eau chargée d’où l’intérêt d’étudier le transport sédimentaire dans ces milieux macroporeux. Pour se faire, une étude expérimentale a été réalisée sur le transport et le dépôt des particules dans des milieux synthétiques constitués de particules de diamètre moyen de 15 cm / The 'SLN' Company is one of the largest nickel operators in New Caledonia. The mining wastestorage at the operation site is as a slope. To ensure the stability of these slopes, it is necessary toensure an out of water storage of the waste rock. To do that, an underground rockfillimplementation is installed. The purpose of these buried structures is to maintain the flow of waterthrough its pores. The first objective of the thesis is to better understand the hydrodynamicinteractions in highly permeable porous media and in case of fully turbulent flows. The first part ofthis work relates to an experimental study carried out at the National Agronomic Institute of Tunisia(INAT) and the Institute of Fluid Mechanics of Toulouse (IMFT) whose aim is to study the waterprofile evolution in macro porous media and the permeability variation as a function of theReynolds number. Simulations with the most widely used pressure drop relationships in theliterature were performed to check their ability to reproduce our experimental water profile. Thetwo relations of Forchheimer (1901) and Ergun (1952) give the most satisfactory results withadapted coefficients values for our case, whereas the Barree and Conway (2004) formula doesn’tseems to give expected results. Given that the circulating water in these buried structures is acharged water, we studied the sedimentary transport in macro porous media. To do this, anexperimental study was carried out on the transport and deposition of particles in the studiedporous media which mean diameter is d=15 cm.

Este trabalho trata do desenvolvimento, montagem e teste de equipamentos para ensaios de materiais de baixa condutividade hidráulica, o qual inclui sistemas de controle hidráulico de volume constante, permeâmetros do tipo parede flexível e interfaces água-percolante. A vantagem desse arranjo está no maior controle dos ensaios e, notadamente, na redução do tempo de ensaio com emprego do sistema hidráulico de volume constante (sistema fechado), quando comparado aos ensaios que empregam o sistema aberto de controle hidráulico. Para testar o equipamento, foram ensaiados geocompostos bentoníticos (geosynthetic clay liners - GCLs) de fabricação nacional, em corpos de prova moldados com diâmetro de 100 mm e também, em uma mistura de solo com bentonita. Os resultados da condutividade hidráulica obtidos para os geocompostos bentoníticos se situaram na ordem de \'10 POT.-9\' e \'10 POT.-10\' cm/s, compatíveis com os publicados na literatura sobre o material, e os ensaios na mistura solo-bentonita produziu resultados na ordem de \'10 POT.-8\' cm/s, e foram conseguidos com cerca de 3 horas de ensaio. Aborda-se ainda a aplicabilidade da lei de Darcy aos materiais ensaiados. / This work describes the development, construction, calibration and test of equipment for testing low hydraulic conductivity materials, which includes constant volume hydraulic control system, flexible wall permeameters and permeating water interfaces. The advantage of this kind of apparatus is the greater test control, notably, the reduction of test duration due to the use of a constant volume hydraulic system (closed system), when compared to the opened system hydraulic control test. In order to test the equipment, geosynthetic clay liners (GCLs) manufactured in Brazil was used as test specimens of 100 mm diameter and also, a mixture of soil and bentonite. The results of hydraulic conductivity obtained for the GCL were in the range of \'10 POT.-9\' to \'10 POT.-10\' cm/s, comparable to what has been published by the specialized literature on this material, and the tests with the soil-bentonite mixture resulted in a conductivity about \'10 POT.-8\' cm/s, after 3 hours running the test. The applicability of Darcy´s law to the tested materials is also referred to.

Cincos solos compactados do estado de São Paulo foram estudados para uso como barreira impermeável de aterros sanitários. Foram realizados ensaios em permeâmetro de parede flexível com utilização do sistema de controle hidráulico de volume constante (sistema fechado), ensaios em permeâmetro de parede rígida e ensaios de contração. Verificou-se que menores valores de condutividade hidráulica estão associados a teores de umidade de moldagem igual ou acima do teor de umidade ótimo fornecida no ensaio de Proctor normal. Teores de umidade acima do ótimo e graus de compactação superiores a 100% não causaram significativas reduções na condutividade hidráulica, que tende a se estabilizar a partir destes parâmetros. Foram sugeridas condições de compactação para quatro dos cinco solos analisados, de forma que a condutividade hidráulica não excedesse 1.'10 POT.-7' cm/s, valor sugerido para barreiras impermeáveis. A contração axial e volumétrica não foi influenciada pelo teor de umidade de moldagem e grau de compactação, para corpos-de-prova compactados nas condições de compactação sugeridas. Os resultados de condutividade hidráulica em ensaios com permeâmetros de parede rígida se mostraram, aproximadamente, uma ordem de grandeza menor se comparados aos resultados obtidos com permeâmetro de parede flexível, porém essa diferença diminuiu com o aumento do grau de compactação dos corpos-de-prova / The hydraulic conductivity of five compacted soils from São Paulo state is studied aiming at their use in lining systems. Permeability tests were performed in flexible wall permeameters with constant volume hydraulic control system (closed system), rigid wall permeameters and contraction tests. It was verified that lower values of hydraulic conductivity are associated to molding water content equal or larger than optimum water content of soil as measured in standard Proctor. Molding water content beyond optimum and compaction degree lager than 100% did not cause significant reduction on hydraulic conductivity, which tends to stabilize when those parameters are reached. It is proposed ideal conditions of compaction for four of five compacted soils studied with hydraulic conductivity not lager than '10 POT.-7' cm/s, suggested value for lining systems. The axial and volumetric shrinkage was not influenced by water content and compaction degree, for specimen compacted on ideal conditions suggested here. The hydraulic conductivity results of greatness lower when compared to the results of the flexible wall permeameter, although that difference gets smaller with the rise of compaction degree

A condutividade hidráulica de dois solos não saturados típicos da região de São Carlos, um arenoso e outro argiloso é estudada através de ensaios de campo empregando o permeâmetro Guelph. Duas alternativas de ensaio foram empregadas e os resultados experimentais foram analisados com os modelo teóricos de REYNOLDS e ELRICK (1985) e PHILIP (1985). Paralelamente, obtiveram-se em laboratório curvas de retenção de água dos solos o que possibilitou determinar a função condutividade hidráulica através das fórmulas empíricas de VAN GENUCHTEN, (1980) e de GARDNER (1958). As características e a variação dos valores da condutividade hidráulica não saturada de campo fornecidos pelo permeâmetro Guelph, são discutidos e confrontados com aqueles obtidos a partir dos métodos indiretos provenientes de laboratório. Observou-se que as condutividades hidráulicas saturadas nos solos foram praticamente iguais, quer se considerem os resultados de campo ou laboratório. Os resultados de campo mostraram-se mais consistentes para o solo argiloso qualquer que tenha sido a técnica de ensaio. O parâmetro &#945 da equação de GARDNER (1958) obtido no campo resultou maior que o valor sugerido na literatura ou obtido em laboratório para o solo arenoso. Para o solo argiloso, todas as opções de obtenção do parâmetro tenderam a fornecer valores praticamente iguais. / The unsaturated hydraulic conductivity of two typical soils from the region of São Carlos City, sandy and clayey soils, has been studied through field tests using the Guelph permeameter. Two different alternatives of tests have been performed and the experimental data have been analyzed following the theoretical models from REYNOLDS and ELRICK (1985) and PHILIP (1985). However, soil-water characteristic curves were obtained in such a way that the hydraulic conductivity function could be evaluated using the empirical expressions from VAN GENUCHTEN (1980), and GARDNER (1958). The characteristics and the variation of the field unsaturated hydraulic conductivity values from the Guelph permeameter are discussed and compared to those from laboratory indirect methods. The field results showed to be more consistent to the clayey soil independent on the test or calculation method. The &#945 value (GARDNER, 1958) parameter obtained in the fields was Iarger than the values suggested in the literature or obtained in laboratory for the sandy soil. To the clayey soil, all the obtaining options of the parameter tended to supply values quite the same.