แรงดันน้ำในรูพรุน (บางครั้งย่อว่าpwp ) หมายถึงแรงดันของน้ำใต้ดินที่กักเก็บอยู่ภายในดินหรือหินในช่องว่างระหว่างอนุภาค ( รูพรุน ) แรงดันน้ำในรูพรุนที่อยู่ต่ำกว่า ระดับน้ำใต้ดิน จะวัดได้ด้วย เครื่องวัด แรงดันน้ำ (piezometer ) โดยทั่วไปแล้ว การกระจายตัวของแรงดันน้ำในรูพรุนในแนวดิ่งของชั้นหินอุ้มน้ำสามารถสันนิษฐานได้ว่าใกล้เคียงกับ แรงดัน ไฮโดรสแตติก

ในเขตที่ไม่อิ่มตัว ("เขตวาดอส")แรงดันน้ำในรูพรุนจะถูกกำหนดโดยแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยและยังเรียกอีกอย่างว่าแรงดึงแรงดูดหรือแรงดันเมทริกซ์ แรงดันน้ำในรูพรุนภายใต้สภาวะที่ไม่อิ่มตัวจะวัดด้วยเครื่องวัดแรงดันน้ำ (tensiometer ) ซึ่งทำงานโดยการปล่อยให้น้ำในรูพรุนเข้าสู่สมดุลกับตัวบ่งชี้แรงดันอ้างอิงผ่าน ถ้วย เซรามิก ที่มีรูพรุน ซึ่งวางสัมผัสกับดิน

แรงดันน้ำในรูพรุนมีความสำคัญอย่างยิ่งในการคำนวณสถานะความเค้นในกลศาสตร์ ดิน โดยอ้างอิงจากสูตรของTerzaghi สำหรับ ความเค้นประสิทธิผลของดิน

ความดันเกิดขึ้นเนื่องจาก: ^{[ 1 ]}

• ความแตกต่างของระดับน้ำ : น้ำที่ไหลจากที่สูงกว่าไปยังที่ต่ำกว่า ทำให้เกิดความแตกต่างของความเร็ว หรือการไหลของน้ำ ดังตัวอย่างในสมการพลังงานของเบอร์นูลลี
• ความดันน้ำแบบไฮโดรสแตติก : เกิดจากน้ำหนักของวัสดุที่อยู่เหนือจุดที่วัด
• แรงดันออสโมติก : การรวมตัวกันอย่างไม่สม่ำเสมอของ ความเข้มข้น ของไอออนซึ่งก่อให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคของน้ำตามกฎแรงดึงดูดระดับโมเลกุล
• แรงดันการดูดซับ : แรงดึงดูดระหว่างอนุภาคดินโดยรอบกับอนุภาคดินโดยฟิล์มน้ำที่ถูกดูดซับไว้
• แรงดูดเมทริกซ์ : ลักษณะเฉพาะของดินที่ไม่อิ่มตัว คำนี้สอดคล้องกับแรงดันที่ดินแห้งกระทำต่อวัสดุโดยรอบเพื่อปรับสมดุลปริมาณความชื้นในบล็อกดินโดยรวม และกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่างแรงดันอากาศในรูพรุนและแรงดันน้ำในรูพรุน^{[ 2 ]}${\displaystyle (u_{a})}$${\displaystyle (u_{w})}$

ผลกระทบจากการลอยตัวของน้ำมีผลอย่างมากต่อคุณสมบัติของดินบางประการ เช่น ความเค้นประสิทธิผลที่เกิดขึ้น ณ จุดใดจุดหนึ่งในตัวกลางของดิน พิจารณาจุดใดจุดหนึ่งที่อยู่ลึก 5 เมตรใต้ผิวดิน ในดินแห้ง อนุภาค ณ จุดนี้จะได้รับความเค้นรวมเท่ากับความลึกใต้ดิน (5 เมตร) คูณด้วยน้ำหนักจำเพาะของดิน อย่างไรก็ตาม เมื่อระดับน้ำใต้ดินอยู่ในช่วง 5 เมตร ความเค้นรวมที่รู้สึกได้ที่ระดับ 5 เมตรใต้ผิวดินจะลดลงตามผลคูณของความสูงของระดับน้ำใต้ดินในพื้นที่ 5 เมตร และน้ำหนักจำเพาะของน้ำ 9.81 kN/m³ พารามิเตอร์นี้เรียกว่าความเค้นประสิทธิผลของดิน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเท่ากับผลต่างระหว่างความเค้นรวมของดินและความดันน้ำในรูพรุน ความดันน้ำในรูพรุนมีความสำคัญในการแยกแยะความเค้นรวมของดินออกจากความเค้นประสิทธิผล การแสดงความเค้นในดินอย่างถูกต้องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการคำนวณภาคสนามที่แม่นยำในงานวิศวกรรมต่างๆ^{[ 3 ]}

เมื่อไม่มีการไหล ความดันรูพรุนที่ระดับความลึกh _wใต้ผิวน้ำคือ: ^{[ 4 ]}

${\displaystyle p_{s}=g_{w}h_{w}}$,

ที่ไหน:

• p _sคือแรงดันน้ำในรูพรุนอิ่มตัว (กิโลปาสคาล)
• g _wคือ น้ำหนักจำเพาะของน้ำ (กิโลนิวตัน/ ^ลบ.ม. )

${\displaystyle g_{w}=9.81kN/m^{3}}$^{[ 5 ]}

• h _wคือความลึกใต้ระดับน้ำใต้ดิน (เมตร)

วิธีการมาตรฐานในการวัดแรงดันน้ำในรูพรุนใต้ระดับน้ำใต้ดินใช้เครื่องวัดแรงดันน้ำ (piezometer) ซึ่งวัดความสูงที่คอลัมน์ของเหลวสูงขึ้นต้านแรงโน้มถ่วงกล่าวคือ แรงดันสถิต (หรือระดับแรงดันน้ำ ) ของน้ำใต้ดินที่ระดับความลึกที่กำหนด^{[ 6 ]}เครื่องวัดแรงดันน้ำมักใช้ตัวแปลงสัญญาณ แรงดันอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ได้ข้อมูลสำนักงานการฟื้นฟูแห่งสหรัฐอเมริกามีมาตรฐานสำหรับการตรวจสอบแรงดันน้ำในมวลหินด้วยเครื่องวัดแรงดันน้ำ โดยอ้างอิงถึงASTM D4750 "วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับการกำหนดระดับของเหลวใต้ดินในหลุมเจาะหรือบ่อตรวจสอบ (บ่อสังเกตการณ์)" ^{[ 7 ]}

ณ จุดใดๆ เหนือระดับน้ำใต้ดินในเขตวาดอส แรงดันประสิทธิผลจะเท่ากับแรงดันรวมโดยประมาณ ดังที่พิสูจน์ได้จากหลักการของ Terzaghiในความเป็นจริง แรงดันประสิทธิผลจะมากกว่าแรงดันรวม เนื่องจากแรงดันน้ำในรูพรุนของดินที่อิ่มตัวบางส่วนเหล่านี้มีค่าเป็นลบ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากแรงตึงผิวของน้ำในรูพรุนในช่องว่างทั่วทั้งเขตวาดอส ทำให้เกิดแรงดูดต่ออนุภาคโดยรอบ กล่าวคือ แรงดูดเมทริกซ์ การกระทำของแรงดึงดูดของเหลวนี้คือ "การเคลื่อนที่ขึ้นของน้ำผ่านเขตวาดอส" (Coduto, 266) ^{[ 8 ]} การซึมผ่านของน้ำที่เพิ่มขึ้น เช่น ที่เกิดจากฝนตกหนัก จะทำให้แรงดูดเมทริกซ์ลดลง ตามความสัมพันธ์ที่อธิบายโดยเส้นโค้งลักษณะน้ำในดิน (SWCC) ส่งผลให้ความแข็งแรงเฉือนของดินลดลง และความมั่นคงของลาดลดลง^{[ 9 ]} ผลกระทบของแรงดึงดูดของเหลวในดินมีความซับซ้อนมากกว่าในน้ำอิสระ เนื่องจากช่องว่างที่เชื่อมต่อกันแบบสุ่มและการรบกวนของอนุภาคที่ไหลผ่าน อย่างไรก็ตาม ความสูงของโซนการยกตัวของน้ำในรูพรุนซึ่งโดยทั่วไปแล้วแรงดันน้ำในรูพรุนที่เป็นลบจะมีค่าสูงสุด สามารถประมาณได้อย่างใกล้เคียงด้วยสมการง่ายๆ ความสูงของการยกตัวของน้ำในรูพรุนเป็นสัดส่วนผกผันกับเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องว่างที่สัมผัสกับน้ำ ดังนั้น ยิ่งช่องว่างมีขนาดเล็กเท่าใด น้ำก็จะยิ่งสูงขึ้นเนื่องจากแรงดึง ดิน ทรายประกอบด้วยวัสดุที่หยาบกว่าและมีช่องว่างมากกว่า จึงมีแนวโน้มที่จะมีโซนการยกตัวของน้ำในรูพรุนที่ตื้นกว่าดินเหนียว เช่นดินเหนียวและดินตะกอน^{[ 8 ]}

ถ้าระดับน้ำใต้ดินอยู่ที่ระดับความลึกd _wในดินเนื้อละเอียด ความดันรูพรุนที่ผิวดินจะเป็นดังนี้: ^{[ 4 ]}

${\displaystyle p_{g}=-g_{w}d_{w}}$,

ที่ไหน:

• p _gคือแรงดันน้ำในรูพรุนที่ไม่อิ่มตัว (Pa) ที่ระดับพื้นดิน
• g _wคือ น้ำหนักจำเพาะของน้ำ (กิโลนิวตัน/ ^ลบ.ม. )

${\displaystyle g_{w}=9.81kN/m^{3}}$

• d _wคือระดับความลึกของระดับน้ำใต้ดิน (เมตร)

และแรงดันรูพรุนที่ระดับความลึกzใต้พื้นผิวคือ:

${\displaystyle p_{u}=g_{w}(z-d_{w})}$,

ที่ไหน:

• p _uคือแรงดันน้ำในรูพรุนที่ไม่อิ่มตัว (Pa) ณ จุดzที่อยู่ต่ำกว่าระดับพื้นดิน
• zคือความลึกจากระดับพื้นดิน

เทนซิโอมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการกำหนดศักยภาพน้ำเมทริกซ์ ( ) ( แรงตึง ความชื้นในดิน ) ในเขตวาดอส^{[ 10 ]}มาตรฐานISO " คุณภาพดิน — การกำหนดแรงดันน้ำในรูพรุน — วิธีการใช้เทนซิโอมิเตอร์" ISO 11276:1995 "อธิบายวิธีการกำหนดแรงดันน้ำในรูพรุน (การวัดแบบจุด) ในดินที่ไม่อิ่มตัวและอิ่มตัวโดยใช้เทนซิโอมิเตอร์ ใช้ได้กับการวัดในสถานที่จริงในภาคสนาม และเช่น แกนดิน ที่ใช้ในการตรวจสอบเชิงทดลอง" โดยกำหนดแรงดันน้ำในรูพรุนเป็น "ผลรวมของแรงดันเมทริกซ์และแรงดันลม" ^{[ 11 ]}${\displaystyle \Psi _{m}}$

ปริมาณงานที่ต้องทำเพื่อขนส่งน้ำปริมาณเล็กน้อยซึ่งมีองค์ประกอบเหมือนกับน้ำในดินจากแอ่งน้ำที่ระดับความสูงและความดันก๊าซภายนอกของจุดที่พิจารณาไปยังน้ำในดินที่จุดที่พิจารณาแบบย้อนกลับและคงที่อุณหภูมิหารด้วยปริมาตรของน้ำที่ขนส่ง^{[ 12 ]}

ปริมาณงานที่ต้องทำเพื่อขนส่งน้ำปริมาณเล็กน้อยซึ่งมีองค์ประกอบเหมือนกับน้ำในดินจากแหล่งน้ำที่มีความดันบรรยากาศและระดับความสูงของจุดที่กำลังพิจารณาไปยังแหล่งน้ำที่คล้ายกันซึ่งมีความดันก๊าซภายนอกของจุดที่กำลังพิจารณา หารด้วยปริมาตรของน้ำที่ขนส่ง^{[ 12 ]}

• การกัดเซาะภายใน
• การผุกร่อนจากน้ำแข็ง
• วิศวกรรมธรณีเทคนิค
• ศักยภาพของน้ำ
• วิศวกรรมบ่อน้ำ