Negatieve waterspanning en schijnbare cohesie

Uit de gevonden pF-curve kan dus op elk niveau boven de grondwaterspiegel de negatieve waterspanning of zuigspanning worden afgelezen; zie figuur 2.31. De volledige zuigspanning werkt in het capillaire gebied over de volle horizontale doorsnede van het zandmassief.

Boven dat volcapillaire gebied, dat vanaf de grondwaterspiegel reikt tot het niveau van de capillaire stijghoogte, is de wateronderspanning (- u_c) alleen werkzaam op die plaatsen waar zich nog funiculair water bevindt.

Diverse onderzoekers geven daarom aan dat de effectieve zuiging daar gereduceerd wordt tot ongeveer s = S_r (- u_c), waarin S_r de verzadigingsgraad voorstelt en (- u_c) de wateronderspanning.
In zand blijkt deze benadering onder andere volgens Koolen en Kuipers [1983] steeds minder betrouwbaar als de verzadigingsgraad terugloopt tot beneden S_r = circa 0,5. De wateronderspanning is in dat gebied niet meer gelijkmatig over de zandmassa werkzaam, waardoor geïsoleerde vochtige en zeer droge locaties ontstaan. Het verloop van de schijnbare cohesie kan, zoals uiteengezet in paragraaf 2.6.1 benaderd worden door de uitdrukking:
cs = s.tgφ ofwel
cs = S_r (- u_c) tgφ en heeft daardoor een verloop als geschetst in figuur 2.31. Daarbij treedt de hoogste cohesiewaarde op in het gebied juist boven de volcapillaire zone; daarboven gaat de formule niet meer op.

In deze zogenaamde pendulaire zone wordt de schijnbare cohesie beheerst door de kracht waarmee de individuele korrels in de korrelcontactpunten op elkaar worden gedrukt. De grootte van deze kracht wordt bepaald door de vorm en het volume van de waterbrug in de korrelcontactpunten; zie figuur 2.32 waarin een uitdrukking is opgenomen voor de aantrekkingskracht tussen twee korrels. Het is bekend dat de vorm van de waterbrug wordt beïnvloed door de samenstelling van het poriënwater. De grootte van de schijnbare cohesie in dit gebied is niet nauwkeurig te voorspellen, maar zal volgens de meeste onderzoekers normaliter een orde van grootte hebben die lager ligt dan afgeleid voor zand in de funiculaire zone met een verzadigingsgraad zand S_r = circa 0,5.