孔隙水压力
外观
孔隙水压力(英语:pore water pressure)是指土壤或岩石中颗粒孔隙之间的地下水的压力[1]。地下水位以下的孔隙水压力是用压力计测量的。一般含水层中的垂直孔隙水压力接近静水压力。
在不饱和水包气带区域,孔隙水压力是被由毛细管作用控制,也称为张力、吸力或基质压力。非饱和条件下的孔隙水压力是用张力计测量的,其原理是透过与土壤接触的渗透陶瓷杯使孔隙水与参考压力指示器达到平衡[2]。
地下水位以下
[编辑]水的浮力效应土壤特性有很大影响。例如地面以下五米的任意点,在干燥的土壤中,颗粒承受的总顶部应力等于深度(5 公尺)乘以土壤的比重。如果有地下水,其水位高度在五米以内时,地表以下五米处的总应力,需要减去地下水位高度与水的比重的乘积。此参数称为土壤的有效应力。有效应力的计算对各种工程作业是必要的[3]。
地下水位以上
[编辑]在地下水位以上的任何一点,土壤的有效应力大约等于总应力。实际上,有效应力大于总应力,因为这些未饱和土壤中的孔隙水压力实际上是负的。这主要原因是由于孔隙水的表面张力对周围颗粒产生吸力作用,即基质吸力。毛细管作用主要是水由渗流区向上移动(Coduto,266)。强降雨引起的大量水向下渗入,会降低基质吸力,也降低土壤抗剪力,进而降低边坡稳定性[4]。毛细管水上升的高度与与空隙空间的直径成反比。因此,空隙空间越小,水因张力而上升的高度就越高。沙土的毛细管区比黏土的毛细管区更浅[5]。
参考文献
[编辑]- ^ Wood, David Muir. "Pore water pressure". GeotechniCAL reference package. Bristol University.Retrieved 2014-03-12.
- ^ ISO (1995)."Soil quality -- Determination of pore water pressure -- Tensiometer method". ISO 11276:1995. International Standards Organization. Retrieved 2014-03-13.
- ^ Mitchell, J.K. (1960). "Components of Pore Water Pressure and their Engineering Significance" (PDF). Clays and Clay Minerals. 9 (1): 162–184. Bibcode:1960CCM.....9..162M. doi:10.1346/CCMN.1960.0090109. S2CID 32375250. Archived from the original (PDF) on 2019-02-18. Retrieved 2013-02-17
- ^ Materials Engineering and Research Laboratory. "Procedure For Using Piezometers to Monitor Water Pressure in a Rock Mass" (PDF). USBR 6515. U.S. Bureau of Reclamation. Retrieved 2014-03-13.
- ^ Coduto, Donald; et al. (2011). Geotechnical Engineering Principles and Practices. NJ: Pearson Higher Education, Inc. ISBN 9780132368681