Elektroniczna sonda tensjometryczna: (1) porowata miseczka; (2) rurka wypełniona wodą; (3) czujnik-głowica; (4) czujnik ciśnienia
W każdym punkcie powyżej zwierciadła wody, w strefie vadose, naprężenie efektywne jest w przybliżeniu równe naprężeniu całkowitemu, jak dowodzi zasada Terzaghiego. W rzeczywistości naprężenie efektywne jest większe od naprężenia całkowitego, ponieważ ciśnienie wody porowej w tych częściowo nasyconych glebach jest w rzeczywistości ujemne. Wynika to przede wszystkim z napięcia powierzchniowego wody porowej w pustych przestrzeniach w strefie vadose, które powoduje efekt ssania na otaczające cząstki, tj. ssanie matrycowe. To działanie kapilarne to „ruch wody w górę przez strefę vadose” (Coduto, 266). Zwiększona infiltracja wody, na przykład spowodowana intensywnymi opadami deszczu, powoduje zmniejszenie ssania matrycowego, zgodnie z zależnością opisaną przez krzywą charakterystyki wodnej gleby (SWCC), co skutkuje zmniejszeniem wytrzymałości gleby na ścinanie i zmniejszeniem stabilności zbocza. Efekty kapilarne w glebie są bardziej złożone niż w przypadku swobodnej wody, ze względu na losowo połączone puste przestrzenie i zakłócenia w postaci cząstek, przez które woda przepływa. Niezależnie od tego wysokość strefy podciągania kapilarnego, w której na ogół występuje ujemne ciśnienie wody porowej, można w przybliżeniu określić prostym równaniem. Wysokość podciągania kapilarnego jest odwrotnie proporcjonalna do średnicy przestrzeni pustej w kontakcie z wodą. Dlatego im mniejsza jest średnica pustej przestrzeni, tym wyżej woda będzie się podnosić w wyniku działania sił rozciągających. Gleby piaszczyste składają się z bardziej gruboziarnistego materiału, w którym jest więcej miejsca na puste przestrzenie i dlatego mają tendencję do znacznie płytszej strefy kapilarnej niż gleby bardziej spoiste, takie jak gliny i iły.
Równanie do obliczeńEdit
Jeżeli zwierciadło wody znajduje się na głębokości dw w gruntach drobnoziarnistych, to ciśnienie porowe na powierzchni gruntu wynosi:
p g = – g w d w {displaystyle p_{g}=-g_{w}d_{w}}} ,
gdzie:
- pg to nienasycone ciśnienie wody porowej (Pa) na poziomie gruntu,
- gw to jednostkowy ciężar wody (kN/m3),
g w = 9,81 k N / m 3 { {displaystyle g_{w}=9,81kN/m^{3}}
- dw jest głębokością zwierciadła wody (m),
a ciśnienie porowe na głębokości, z, poniżej powierzchni wynosi:
p u = g w ( z – d w ) {displaystyle p_{u}=g_{w}(z-d_{w})} gdzie:
- pu jest nienasyconym ciśnieniem wody porowej (Pa) w punkcie, z, poniżej poziomu gruntu,
- zu jest głębokością poniżej poziomu gruntu.
Metody i normy pomiaroweEdit
Tensjometr jest przyrządem używanym do określania potencjału wody matrycowej ( Ψ m { {psi _{m}} ) (napięcia wilgotności gleby) w strefie vadose. Norma ISO „Jakość gleby – Oznaczanie ciśnienia wody porowej – Metoda tensjometryczna”, ISO 11276:1995, „opisuje metody oznaczania ciśnienia wody porowej (pomiary punktowe) w glebie nienasyconej i nasyconej przy użyciu tensjometrów. Dotyczy pomiarów in situ w terenie oraz np. rdzeni glebowych wykorzystywanych w badaniach eksperymentalnych.” Definiuje ono ciśnienie wody porowej jako „sumę ciśnienia matrycowego i pneumatycznego”.
Ciśnienie matrycoweEdit
Wielkość pracy, jaką należy wykonać, aby odwracalnie i izotermicznie przetransportować nieskończenie małą ilość wody, o składzie identycznym z wodą glebową, z basenu znajdującego się na wysokości i pod ciśnieniem gazu zewnętrznego w rozpatrywanym punkcie, do wody glebowej w rozpatrywanym punkcie, podzielona przez objętość transportowanej wody.
Ciśnienie pneumatyczneEdit
Wielkość pracy, jaką należy wykonać, aby przetransportować odwracalnie i izotermicznie nieskończenie małą ilość wody, o składzie identycznym z wodą glebową, z basenu znajdującego się pod ciśnieniem atmosferycznym i na wysokości rozpatrywanego punktu, do podobnego basenu znajdującego się pod zewnętrznym ciśnieniem gazu w rozpatrywanym punkcie, podzieloną przez objętość przetransportowanej wody.
.