Modelo de materiales en el análisis de flujo

El análisis de flujo de estado estacionario se lleva a cabo por la ley de Darcy especificando las relaciones entre la velocidad del flujo y el gradiente de la cabeza hidráulica. La versión actual del programa asume valores constantes de coeficientes de permeabilidad independientes de la presión de poros.

El programa además requiere que se especifique el índice vacío inicial e₀ para la determinación de la porosidad actual n y subsecuentemente la velocidad actual del agua fluyendo entre los poros solo v_s=v/n, donde v es el promedio de la velocidad de agua en toda la zona.

Por el ingreso del coeficiente de permeabilidad K_r el programa permite el seguimiento de la zona de transición entre regiones completamente saturadas (S=1, K_r=1) y regiones no saturadas (K_r => 0) del cuerpo del suelo. Como un ejemplo se puede considerar el problema de flujo no confinado.

El proceso de seguimiento de zona de transición se lleva a cabo por uno de los dos modelos de zona de transición determinando la evolución de coeficientes relativos de permeabilidad K_r como la función de presión de poros, ver figuras.

(a) Modelo log-linear [1],  (b) Modelo Van Genuchten [2]

Modelo long-linear

La zona de transición del modelo log-linear descripta por ejemplo en [1] se define por los siguientes parámetros:

pmin	-	Valor mínimo de presión de poros en una región completamente saturada  [kPa]
PTZ	-	Ancho de la zona de transición [m]
R	-	Parámetro de reducción, un número suficientemente largo R=100-1000 [-]

Modelo Van Genuchten

En este caso el valor de coeficiente relativo de permeabilidad K_r está dado por:

donde δ, n ,m=1-1/n son parámetros modelo. Sus valores pueden obtenerse de mediciones de laboratorio de  curvas de retención aproximadas por:

Donde:	Ssat	-	Grado de saturación del cuerpo completamente saturado, configuración por defecto Ssat=1
	Sirr	-	Grado de saturación irreducible, configuración por defecto Sirr=0

Bibliografía:

Details can be found in [2].

[1] D.M. Potts, L. Zdravkoviè, Finite element analysis in geotechnical engineering – theory, Thomas Telford, London, 1999.

[2] M. Th. Van Genuchten, A closed formulation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils, Journal Soil Science Society of America 44 (1988), 239-259.