Pórusvíznyomás

A talajvízszint feletti bármely ponton, a vadózus zónában az effektív feszültség megközelítőleg egyenlő a teljes feszültséggel, amint azt a Terzaghi-elv bizonyítja. A valóságban az effektív feszültség nagyobb, mint a teljes feszültség, mivel ezekben a részben telített talajokban a pórusvíznyomás valójában negatív. Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a pórusvíz felületi feszültsége az egész vadózus zónában lévő üregekben szívóhatást gyakorol a környező részecskékre, azaz matrica szívást okoz. Ez a kapilláris hatás a “víz felfelé irányuló mozgása a vadózzónán keresztül” (Coduto, 266). A megnövekedett vízbeszivárgás, mint például a heves esőzések által okozott, a talajvíz jelleggörbe (SWCC) által leírt összefüggés szerint a matrica szívóerő csökkenését eredményezi, ami a talaj nyírószilárdságának csökkenéséhez és a lejtő stabilitásának csökkenéséhez vezet. A talajban a kapilláris hatások bonyolultabbak, mint a szabad vízben a véletlenszerűen kapcsolódó üregek és a részecskék interferenciája miatt, amelyeken keresztül áramlani kell; ettől függetlenül a kapilláris emelkedés e zónájának magassága, ahol a negatív pórusvíznyomás általában csúcsértékeket mutat, egy egyszerű egyenlet segítségével jól megközelíthető. A kapilláris emelkedés magassága fordítottan arányos a vízzel érintkező üregtér átmérőjével. Ezért minél kisebb az üregtér, annál magasabbra emelkedik a víz a feszítő erők hatására. A homokos talajok durvább anyagból állnak, amelyben több hely van az üregeknek, ezért hajlamosak sokkal sekélyebb kapilláris zónával rendelkezni, mint az összetartóbb talajok, például az agyagok és az iszapok.

Számítási egyenletSzerkesztés

Ha finom szemcsés talajokban a talajvízszint dw mélységben van, akkor a talajfelszínen a pórusnyomás:

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

ahol:

• pg a telítetlen pórusvíznyomás (Pa) a talajszinten,
• gw a víz fajsúlya (kN/m3),

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

• dw a talajvízszint mélysége (m),

és a pórusnyomás a felszín alatti z mélységben:

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

ahol:

• pu a telítetlen pórusvíznyomás (Pa) a z pontban, a talajszint alatt,
• zu a talajszint alatti mélység.

Mérési módszerek és szabványokSzerkesztés

A tenziométer egy olyan műszer, amelyet a matrica vízpotenciál ( Ψ m {\displaystyle \Psi _{m}} ) (talajnedvesség feszültség) meghatározására használnak a vadózus zónában. Egy ISO-szabvány, a “Talajminőség – A pórusvíznyomás meghatározása – Tensiométeres módszer”, ISO 11276:1995, “leírja a pórusvíznyomás meghatározásának módszereit (pontmérések) telítetlen és telített talajban tensiométerek segítségével. Alkalmazható a terepen végzett in situ mérésekhez és pl. kísérleti vizsgálatokhoz használt talajmagokhoz”. A pórusvíznyomást úgy határozza meg, mint “a matrica- és pneumatikus nyomás összege”.

Matrica-nyomásSzerkesztés

A munka mennyisége, amelyet ahhoz kell elvégezni, hogy egy, a talajvízzel azonos összetételű, végtelenül kicsi vízmennyiség reverzibilis és izotermikus úton a vizsgált pont magasságában és külső gáznyomásában lévő medencéből a vizsgált pont talajvizébe kerüljön, osztva a szállított víz mennyiségével.

Pneumatikus nyomásSzerkesztés

A munka mennyisége, amelyet el kell végezni ahhoz, hogy a talajvízzel azonos összetételű, végtelenül kicsi vízmennyiséget reverzibilisen és izotermikusan el lehessen szállítani a légköri nyomáson és a vizsgált pont magasságában lévő medencéből a vizsgált pont külső gáznyomásán lévő hasonló medencébe, osztva a szállított víz mennyiségével.