Presiunea apei din pori

În orice punct deasupra nivelului freatic, în zona vâscoasă, tensiunea efectivă este aproximativ egală cu tensiunea totală, așa cum o dovedește principiul lui Terzaghi. În mod realist, tensiunea efectivă este mai mare decât tensiunea totală, deoarece presiunea apei din pori în aceste soluri parțial saturate este de fapt negativă. Acest lucru se datorează în primul rând tensiunii superficiale a apei din pori în golurile din întreaga zonă vadosă, care provoacă un efect de sucțiune asupra particulelor înconjurătoare, adică sucțiunea matrică. Această acțiune capilară reprezintă „mișcarea ascendentă a apei prin zona vadosă” (Coduto, 266). Infiltrarea crescută a apei, cum ar fi cea cauzată de precipitații abundente, determină o reducere a sucțiunii matrici, conform relației descrise de curba caracteristică a apei din sol (SWCC), ceea ce duce la o reducere a rezistenței la forfecare a solului și la o stabilitate redusă a pantei. Efectele capilare în sol sunt mai complexe decât în cazul apei libere, din cauza spațiului gol conectat în mod aleatoriu și a interferenței particulelor prin care să curgă; cu toate acestea, înălțimea acestei zone de creștere capilară, în care presiunea negativă a apei din pori este în general maximă, poate fi aproximată îndeaproape printr-o ecuație simplă. Înălțimea creșterii capilare este invers proporțională cu diametrul spațiului gol în contact cu apa. Prin urmare, cu cât spațiul gol este mai mic, cu atât apa se va ridica mai mult din cauza forțelor de tensiune. Solurile nisipoase sunt alcătuite din materiale mai grosiere, cu mai mult spațiu pentru goluri și, prin urmare, tind să aibă o zonă capilară mult mai puțin adâncă decât solurile mai coezive, cum ar fi argilele și nămolurile.

Ecuația de calculEdit

Dacă pânza freatică se află la adâncimea dw în solurile cu granulație fină, atunci presiunea poroasă la suprafața solului este:

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

unde:

• pg este presiunea nesaturată a apei poroase (Pa) la nivelul solului,
• gw este greutatea unitară a apei (kN/m3),

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

• dw este adâncimea pânzei freatice (m),

și presiunea poroasă la adâncimea, z, sub suprafață este:

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

unde:

• pu este presiunea nesaturată a apei poroase (Pa) în punctul, z, sub nivelul solului,
• zu este adâncimea sub nivelul solului.

Metode și standarde de măsurareEdit

Un tensiometru este un instrument utilizat pentru a determina potențialul de apă matricolă ( Ψ m {\displaystyle \Psi _{m}} ) (tensiunea de umiditate a solului) în zona vâscoasă. Un standard ISO, „Calitatea solului – Determinarea presiunii apei din pori – Metoda tensiometrului”, ISO 11276:1995, „descrie metodele de determinare a presiunii apei din pori (măsurători punctuale) în soluri nesaturate și saturate cu ajutorul tensiometrelor. Se aplică pentru măsurători in situ pe teren și, de exemplu, pentru carote de sol, utilizate în examinările experimentale.” Acesta definește presiunea apei din pori ca fiind „suma presiunilor matricială și pneumatică”.

Presiunea matricialăEdit

Cantitatea de lucru care trebuie depusă pentru a transporta în mod reversibil și izotermic o cantitate infinitezimală de apă, identică ca și compoziție cu apa din sol, dintr-un bazin aflat la cota și presiunea externă a gazelor din punctul considerat, la apa din sol din punctul considerat, împărțită la volumul de apă transportat.

Presiunea pneumaticăEdit

Cantitatea de muncă ce trebuie depusă pentru a transporta în mod reversibil și izotermic o cantitate infinitezimală de apă, identică în compoziție cu apa din sol, dintr-un bazin aflat la presiunea atmosferică și la altitudinea punctului considerat, la un bazin similar aflat la presiunea externă a gazului din punctul considerat, împărțită la volumul de apă transportat.

.