Pressione dell’acqua nei pori

In qualsiasi punto sopra la falda, nella zona vadosa, lo stress effettivo è approssimativamente uguale allo stress totale, come dimostrato dal principio di Terzaghi. Realisticamente, lo stress effettivo è maggiore dello stress totale, poiché la pressione dell’acqua dei pori in questi terreni parzialmente saturi è effettivamente negativa. Ciò è dovuto principalmente alla tensione superficiale dell’acqua dei pori nei vuoti in tutta la zona vadosa che causa un effetto di aspirazione sulle particelle circostanti, cioè l’aspirazione matrica. Questa azione capillare è il “movimento verso l’alto dell’acqua attraverso la zona vadosa” (Coduto, 266). L’aumento dell’infiltrazione dell’acqua, come quella causata da forti piogge, porta ad una riduzione dell’aspirazione matriciale, secondo la relazione descritta dalla curva caratteristica dell’acqua del suolo (SWCC), con conseguente riduzione della resistenza al taglio del suolo e riduzione della stabilità del pendio. Gli effetti capillari nel suolo sono più complessi che nell’acqua libera a causa dello spazio vuoto collegato in modo casuale e dell’interferenza delle particelle attraverso cui scorrere; indipendentemente da ciò, l’altezza di questa zona di risalita capillare, dove la pressione negativa dell’acqua dei pori è generalmente massima, può essere approssimata da una semplice equazione. L’altezza della risalita capillare è inversamente proporzionale al diametro dello spazio vuoto in contatto con l’acqua. Pertanto, più piccolo è lo spazio vuoto, più alta sarà la risalita dell’acqua a causa delle forze di tensione. I terreni sabbiosi sono costituiti da materiale più grossolano con più spazio per i vuoti, e quindi tendono ad avere una zona capillare molto meno profonda rispetto ai terreni più coesivi, come argille e limi.

Equazione per il calcoloModifica

Se la falda è alla profondità dw in terreni a grana fine, allora la pressione dei pori alla superficie del terreno è:

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

dove:

• pg è la pressione insatura dell’acqua dei pori (Pa) a livello del suolo,
• gw è il peso unitario dell’acqua (kN/m3),

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

• dw è la profondità della falda (m),

e la pressione di poro alla profondità, z, sotto la superficie è:

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

dove:

• pu è la pressione insatura dell’acqua dei pori (Pa) nel punto, z, sotto il livello del suolo,
• zu è la profondità sotto il livello del suolo.

Metodi di misurazione e standardModifica

Un tensiometro è uno strumento utilizzato per determinare il potenziale di acqua matrice ( Ψ m {displaystyle \Psi _{m}} ) (tensione di umidità del suolo) nella zona vadosa. Uno standard ISO, “Qualità del suolo – Determinazione della pressione dell’acqua dei pori – Metodo del tensiometro”, ISO 11276:1995, “descrive i metodi per la determinazione della pressione dell’acqua dei pori (misurazioni puntuali) in terreni insaturi e saturi utilizzando tensiometri. Applicabile per misurazioni in situ sul campo e, ad esempio, per carote di terreno, utilizzate in esami sperimentali”. Definisce la pressione dell’acqua dei pori come “la somma delle pressioni matrica e pneumatica”.

Pressione matricaModifica

La quantità di lavoro che deve essere fatta per trasportare reversibilmente e isotermicamente una quantità infinitesimale di acqua, identica per composizione all’acqua del suolo, da una piscina alla quota e alla pressione del gas esterno del punto in esame, all’acqua del suolo nel punto in esame, divisa per il volume di acqua trasportato.

Pressione pneumaticaModifica

La quantità di lavoro che deve essere fatta per trasportare reversibilmente e isotermicamente una quantità infinitesimale di acqua, identica per composizione all’acqua del suolo, da una piscina a pressione atmosferica e alla quota del punto considerato, a una piscina simile a una pressione esterna del gas del punto considerato, divisa per il volume di acqua trasportata.