Kapillær stigning i jord: Effekter på effektiv spænding og geotekniske egenskaber

Kapillær stigning – vands opstigning i fine porer p.g.a. overfladespænding – skaber negativt porevandstryk (sug) over vandstanden, fundamentalt ændrende jordmekanikken.

Mekanisme

• Adhæsion (vand-fast stof) overstiger kohæsion (vand-vand) i små porer.
• Stigningshøjde: h_c = 2γ cosθ / (ρg r) – omvendt proportional med poreradius.
• Ler og silt: høj stigning (meter); sand: centimeter.

Indflydelse på effektiv spænding (σ' = σ – u)

• Negativt porevandstryk (u < 0) → σ' = σ – (–|u|) = σ + |u|.
• Øget effektiv spænding → højere skæreværdie (τ_f = c' + σ' tan φ').
• Forbedret bæreevne for lavfundamenter.
• Jord konsolidation: Tørring øger sug → σ' øges → volumemindsning (sættelse).

Geoteknisk betydning

• Umet jordmekanik: sug som spændingstilstandsvariabel.
• Svelgjord: vådes → sug-tab → kollaps eller hævning.
• Skråstabilitet: kapillær sug tilføjer synlig kohæsion; regn ødelægger det → brud.
• Byggearbejde: kompakt tør af optimum for at udnytte sug; beskyld mod vådes.

Forståelse af kapillaritet er essentielt for geoteknisk design i umættede zoner.