Porvattentryck

I vilken punkt som helst ovanför grundvattenytan i vadosezonen är den effektiva spänningen ungefär lika stor som den totala spänningen, vilket bevisas av Terzaghis princip. Realistiskt sett är den effektiva spänningen större än den totala spänningen, eftersom porvattentrycket i dessa delvis mättade jordar faktiskt är negativt. Detta beror främst på porvattnets ytspänning i hålrummen i hela vadosezonen som orsakar en sugverkan på omgivande partiklar, dvs. matriskt sug. Denna kapillära verkan är den ”uppåtgående rörelsen av vatten genom den vadösa zonen” (Coduto, 266). Ökad vatteninfiltration, t.ex. till följd av kraftiga regn, leder till en minskning av den matriska sugkraften, enligt det förhållande som beskrivs av den karakteristiska markvattenkurvan (SWCC), vilket resulterar i en minskning av jordens skjuvhållfasthet och minskad lutningsstabilitet. Kapilläreffekter i jord är mer komplexa än i fritt vatten på grund av det slumpmässigt sammanhängande tomrummet och partikelinterferensen som flödet ska passera genom. Oavsett detta kan höjden på denna zon av kapillär uppstigning, där det negativa porvattentrycket i allmänhet är högst, approximeras med en enkel ekvation. Höjden på den kapillära höjningen är omvänt proportionell mot diametern på det hålrum som är i kontakt med vatten. Ju mindre hålrummet är, desto högre kommer vattnet att stiga på grund av spänningskrafterna. Sandjordar består av grövre material med större utrymme för håligheter och tenderar därför att ha en mycket grundare kapillärzon än mer kohesiva jordar, t.ex. lera och silt.

Ekvation för beräkningEdit

Om grundvattennivån ligger på djup dw i finkorniga jordar är poretrycket vid markytan:

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

varvid:

• pg är det omättade porvattentrycket (Pa) vid marknivå,
• gw är vattnets enhetsvikt (kN/m3),

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

• dw är djupet av grundvattenytan (m),

och portrycket på djupet z under ytan är:

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

där:

• pu är det omättade porvattentrycket (Pa) i punkt z under marknivån,
• zu är djupet under marknivån.

Mätmetoder och standarderRedigera

En tensiometer är ett instrument som används för att bestämma den matriska vattenpotentialen ( Ψ m {\displaystyle \Psi _{m}} ) (markfuktighetsspänning) i vadosezonen. En ISO-standard, ”Jordkvalitet – Bestämning av porvattentryck – Tensiometermetod”, ISO 11276:1995, ”beskriver metoder för bestämning av porvattentryck (punktmätningar) i omättad och mättad jord med hjälp av tensiometrar. Tillämplig för in situ-mätningar i fält och t.ex. jordkärnor som används i experimentella undersökningar.” Där definieras porvattentryck som ”summan av matriskt och pneumatiskt tryck”.

Matriskt tryckRedigera

Mängden arbete som måste utföras för att reversibelt och isotermt transportera en oändligt liten mängd vatten, identisk till sammansättningen med markvattnet, från en bassäng vid den aktuella punktens höjd och yttre gastryck till markvattnet vid den aktuella punkten, dividerat med volymen av det transporterade vattnet.

Pneumatiskt tryckRedigera

Mängden arbete som måste utföras för att reversibelt och isotermiskt transportera en oändligt liten mängd vatten, vars sammansättning är identisk med markvattnet, från en bassäng vid atmosfärstryck och på den aktuella punktens höjd till en liknande bassäng vid ett externt gastryck på den aktuella punkten, dividerat med volymen av det transporterade vattnet.