Pression de l’eau interstitielle

En tout point au-dessus de la nappe phréatique, dans la zone vadose, la contrainte effective est approximativement égale à la contrainte totale, comme le prouve le principe de Terzaghi. En réalité, la contrainte effective est supérieure à la contrainte totale, car la pression de l’eau interstitielle dans ces sols partiellement saturés est en fait négative. Ceci est principalement dû à la tension superficielle de l’eau interstitielle dans les vides de la zone vadose qui provoque un effet de succion sur les particules environnantes, c’est-à-dire une succion matricielle. Cette action capillaire est le  » mouvement ascendant de l’eau à travers la zone vadose  » (Coduto, 266). L’augmentation de l’infiltration d’eau, telle que celle provoquée par de fortes pluies, entraîne une réduction de la succion matrique, suivant la relation décrite par la courbe caractéristique de l’eau du sol (CCES), ce qui entraîne une réduction de la résistance au cisaillement du sol et une diminution de la stabilité des pentes. Les effets capillaires dans le sol sont plus complexes que dans l’eau libre en raison de l’espace vide connecté de manière aléatoire et de l’interférence des particules à travers lesquelles s’écouler ; néanmoins, la hauteur de cette zone de remontée capillaire, où la pression négative de l’eau interstitielle est généralement maximale, peut être étroitement approximée par une équation simple. La hauteur de la remontée capillaire est inversement proportionnelle au diamètre de l’espace vide en contact avec l’eau. Par conséquent, plus l’espace vide est petit, plus l’eau s’élèvera en raison des forces de tension. Les sols sableux sont constitués de matériaux plus grossiers avec plus de place pour les vides, et ont donc tendance à avoir une zone capillaire beaucoup moins profonde que les sols plus cohésifs, comme les argiles et les limons.

Équation de calculEdit

Si la nappe phréatique est à la profondeur dw dans les sols à grains fins, alors la pression interstitielle à la surface du sol est:

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

où:

• pg est la pression d’eau interstitielle non saturée (Pa) au niveau du sol,
• gw est le poids unitaire de l’eau (kN/m3),

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

• dw est la profondeur de la nappe phréatique (m),

et la pression interstitielle à la profondeur, z, sous la surface est:

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

où:

• pu est la pression d’eau interstitielle non saturée (Pa) au point, z, sous le niveau du sol,
• zu est la profondeur sous le niveau du sol.

Méthodes de mesure et normesEdit

Un tensiomètre est un instrument utilisé pour déterminer le potentiel hydrique matriciel ( Ψ m {\displaystyle \Psi _{m}} ) (tension d’humidité du sol) dans la zone vadose. Une norme ISO, « Qualité du sol – Détermination de la pression de l’eau interstitielle – Méthode du tensiomètre », ISO 11276:1995, « décrit des méthodes pour la détermination de la pression de l’eau interstitielle (mesures ponctuelles) dans un sol non saturé et saturé en utilisant des tensiomètres. Applicable aux mesures in situ sur le terrain et, par exemple, aux carottes de sol, utilisées dans les examens expérimentaux. » Il définit la pression de l’eau interstitielle comme « la somme des pressions matricielle et pneumatique ».

Pression matricielleEdit

Montant de travail qu’il faut fournir pour transporter de manière réversible et isotherme une quantité infinitésimale d’eau, de composition identique à celle de l’eau du sol, d’un bassin à l’altitude et à la pression de gaz externe du point considéré, à l’eau du sol au point considéré, divisé par le volume d’eau transporté.

Pression pneumatiqueEdit

La quantité de travail qui doit être effectuée pour transporter de manière réversible et isotherme une quantité infinitésimale d’eau, identique en composition à l’eau du sol, d’un bassin à la pression atmosphérique et à l’altitude du point considéré, à un bassin similaire à une pression de gaz externe du point considéré, divisée par le volume d’eau transporté.