Pórový tlak vody

V každém bodě nad hladinou podzemní vody, ve vadózní zóně, je efektivní napětí přibližně rovno celkovému napětí, jak dokazuje Terzaghiho princip. Ve skutečnosti je efektivní napětí větší než celkové napětí, protože pórový tlak vody v těchto částečně nasycených půdách je ve skutečnosti záporný. To je způsobeno především povrchovým napětím pórové vody v dutinách v celé vadózní zóně, které způsobuje sací účinek na okolní částice, tj. matricové sání. Toto kapilární působení je „vzestupný pohyb vody vadózní zónou“ (Coduto, 266). Zvýšená infiltrace vody, například v důsledku přívalových dešťů, vede ke snížení matricového sání podle vztahu popsaného křivkou charakteristik půdní vody (SWCC), což má za následek snížení smykové pevnosti půdy a snížení stability svahu. Kapilární účinky v půdě jsou složitější než ve volné vodě kvůli náhodně propojenému prázdnému prostoru a interferenci částic, jimiž proudí; bez ohledu na to lze výšku této zóny kapilárního vzlínání, kde záporný pórový tlak vody obecně vrcholí, přesně aproximovat jednoduchou rovnicí. Výška kapilárního vzlínání je nepřímo úměrná průměru prázdného prostoru v kontaktu s vodou. Čím menší je tedy prázdný prostor, tím výše voda vlivem tahových sil stoupá. Písčité půdy se skládají z hrubšího materiálu s větším prostorem pro dutiny, a proto mají tendenci mít mnohem mělčí kapilární zónu než soudržnější půdy, jako jsou jíly a prachy.

Rovnice pro výpočetEdit

Je-li hladina podzemní vody v jemnozrnných zeminách v hloubce dw, pak pórový tlak na povrchu půdy je:

p g = – g w d w {\displaystyle p_{g}=-g_{w}d_{w}} ,

kde:

• pg je nenasycený pórový tlak vody (Pa) na úrovni terénu,
• gw je jednotková hmotnost vody (kN/m3),

g w = 9,81 k N / m 3 {\displaystyle g_{w}=9,81kN/m^{3}}.

• dw je hloubka hladiny podzemní vody (m),

a pórový tlak v hloubce z pod povrchem je:

p u = g w ( z – d w ) {\displaystyle p_{u}=g_{w}(z-d_{w})} ,

kde:

• pu je nenasycený pórový tlak vody (Pa) v bodě z pod úrovní terénu,
• zu je hloubka pod úrovní terénu.

Metody měření a normyEdit

Tenzometr je přístroj používaný ke stanovení potenciálu matrické vody ( Ψ m {\displaystyle \Psi _{m}} ) (napětí půdní vlhkosti) ve vadózní zóně. Norma ISO „Kvalita půdy – Stanovení pórového tlaku vody – Tenzometrická metoda“, ISO 11276:1995, „popisuje metody stanovení pórového tlaku vody (bodové měření) v nenasycené a nasycené půdě pomocí tenzometrů. Platí pro měření in situ v terénu a např. pro půdní jádra používaná při experimentálních zkouškách.“ Definuje pórový tlak vody jako „součet matricového a pneumatického tlaku“.

Matricový tlakEdit

Velikost práce, kterou je třeba vykonat, aby se infinitezimální množství vody, složením shodné s půdní vodou, reverzibilně a izotermicky transportovalo z bazénu v nadmořské výšce a vnějším tlaku plynu uvažovaného bodu do půdní vody v uvažovaném bodě, děleno objemem transportované vody.

Pneumatický tlakEdit

Velikost práce, kterou je třeba vykonat, aby se reverzibilně a izotermicky přepravilo nekonečně malé množství vody, které má stejné složení jako půdní voda, z bazénu při atmosférickém tlaku a nadmořské výšce uvažovaného bodu do podobného bazénu při vnějším tlaku plynu uvažovaného bodu, děleno objemem přepravované vody.