Poriënwaterdruk

Op elk punt boven de waterspiegel, in de vadose zone, is de effectieve spanning ongeveer gelijk aan de totale spanning, zoals bewezen door het principe van Terzaghi. Realistisch gezien is de effectieve spanning groter dan de totale spanning, omdat de waterspanning in deze gedeeltelijk verzadigde bodems in feite negatief is. Dit is hoofdzakelijk te wijten aan de oppervlaktespanning van poriewater in holten in de vadose zone die een zuigend effect op de omringende deeltjes veroorzaakt, d.w.z. matrische zuiging. Deze capillaire werking is de “opwaartse beweging van water door de vadose-zone” (Coduto, 266). Toenemende infiltratie van water, bijvoorbeeld door hevige regenval, leidt tot een vermindering van de matrische zuigkracht, volgens de relatie die wordt beschreven door de bodemwaterkarakteristiek (SWCC), met als gevolg een vermindering van de schuifsterkte van de bodem en een verminderde hellingstabiliteit. Capillaire effecten in de bodem zijn complexer dan in vrij water vanwege de willekeurig samenhangende lege ruimte en de interferentie van deeltjes waar doorheen moet stromen; hoe dan ook, de hoogte van deze zone van capillaire opstijging, waar de negatieve poriënwaterdruk over het algemeen pieken vertoont, kan met een eenvoudige vergelijking nauwkeurig worden benaderd. De hoogte van de capillaire opstijging is omgekeerd evenredig met de diameter van de holle ruimte in contact met water. Hoe kleiner dus de holle ruimte, hoe hoger het water zal stijgen ten gevolge van spanningskrachten. Zandgronden bestaan uit grover materiaal met meer ruimte voor holten, en hebben daarom de neiging een veel ondieper capillair gebied te hebben dan meer cohesieve gronden, zoals klei en silt.

Vergelijking voor berekeningEdit

Als de grondwaterspiegel zich in fijnkorrelige bodems op diepte dw bevindt, dan is de waterspanning aan het grondoppervlak:

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

waar:

• pg de onverzadigde waterspanning (Pa) aan het maaiveld is,
• gw het eenheidsgewicht van water (kN/m3),

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

• dw is de diepte van de grondwaterspiegel (m),

en de waterspanning op diepte, z, onder de oppervlakte is:

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

waar:

• pu de onverzadigde poriewaterdruk (Pa) is in punt, z, onder het maaiveld,
• zu de diepte onder het maaiveld is.

Meetmethoden en normenEdit

Een tensiometer is een instrument dat wordt gebruikt om de matische waterpotentiaal ( Ψ m {{Psi _{m}} ) (bodemvochtspanning) in de vadose zone te bepalen. Een ISO-norm, “Bodemkwaliteit – Bepaling van de waterspanning – Tensiometermethode”, ISO 11276:1995, “beschrijft methoden voor de bepaling van de waterspanning (puntmetingen) in onverzadigde en verzadigde grond met behulp van tensiometers. Toepasbaar voor in situ metingen in het veld en voor bijvoorbeeld grondkernen, gebruikt bij experimenteel onderzoek”. Het definieert poriewaterdruk als “de som van de waterspanning en de pneumatische druk”.

WaterspanningEdit

De hoeveelheid arbeid die moet worden verricht om een infinitesimale hoeveelheid water, identiek in samenstelling aan het bodemwater, omkeerbaar en isotherm te transporteren van een poel op de hoogte en de externe gasdruk van het beschouwde punt, naar het bodemwater op het beschouwde punt, gedeeld door het volume van het getransporteerde water.

Pneumatische drukEdit

De hoeveelheid arbeid die moet worden verricht om een infinitesimale hoeveelheid water, identiek in samenstelling aan het bodemwater, reversibel en isotherm te transporteren van een poel bij atmosferische druk en op de hoogte van het beschouwde punt, naar een soortgelijke poel bij een externe gasdruk van het beschouwde punt, gedeeld door het volume van het getransporteerde water.