Las soluciones de geotecnia cada vez más involucran consideraciones de la franja capilar, especialmente en áreas propensas a inundaciones o con altos niveles de agua subterránea. Al integrar el conocimiento de la franja capilar en el diseño de sistemas de drenaje y técnicas de estabilización del suelo, los ingenieros pueden mejorar la resiliencia de la infraestructura contra desafíos relacionados con el agua. Este enfoque proactivo ayuda a mitigar los riesgos asociados con los cambios de humedad del suelo, asegurando la longevidad y confiabilidad de los proyectos de construcción. Refleja la naturaleza evolutiva de la geotecnia a medida que se adapta a las cambiantes condiciones ambientales.«Investigación de laboratorio del flujo de densidad variable y el transporte de solutos en medios porosos no saturados-saturados Transport in Porous Media»
La ecuación comúnmente utilizada para representar el fringe capilar es la ecuación de Young-Laplace. Esta ecuación relaciona la diferencia de presión a través de un menisco curvado con el radio de curvatura capilar y la tensión interfacial entre la fase líquida y la fase sólida. Se puede expresar como: ΔP = 2σ/R, donde ΔP es la diferencia de presión, σ es la tensión interfacial y R es el radio de curvatura del menisco capilar.«Franja capilar y flujo de agua en el suelo»
| Tipo de Suelo | Grosor de la Franja Capilar (cm) | Porosidad (%) | Permeabilidad (cm/seg) | Uso/Ocurrencia Típica |
|---|---|---|---|---|
| Arena Gruesa | 21 - 28 | 27 - 33 | Alta (10-2 a 10-4) | Capas de drenaje, bases de construcción |
| Arena Fina | 34 - 50 | 31 - 38 | Moderada (10-3 a 10-5) | Agregados para concreto, filtración |
| Arena Limosa | 52 - 69 | 36 - 43 | Baja a Moderada (10-5 a 10-7) | Relleno de terraplenes, material de subrasante |
| Limo | 74 - 86 | 42 - 49 | Muy Baja (10-6 a 10-8) | Suelos de jardín, revestimientos de estanques |
| Arcilla | 95 - 119 | 46 - 55 | Extremadamente Baja (<10-9) | Barreras de arcilla, materiales cerámicos |
En conclusión, las soluciones de geotecnia que involucran la franja capilar juegan un papel crucial en la gestión del movimiento del agua y en abordar desafíos específicos del sitio relacionados con las condiciones del suelo y las aguas subterráneas. Estas soluciones, como la instalación de sistemas de drenaje o la implementación de una cobertura de suelo adecuada, son esenciales para garantizar la estabilidad y funcionalidad de diversos proyectos de infraestructura, incluidos edificios, carreteras y cimientos. Al gestionar eficazmente la infiltración de agua y mitigar impactos como la erosión y problemas de estabilidad de taludes, los ingenieros geotécnicos pueden crear diseños sostenibles y resilientes que promueven la seguridad y el rendimiento a largo plazo.«Modelado del crecimiento microbiológico en la franja capilar - NASA/ADS»
El ascenso capilar se refiere al movimiento ascendente de líquido en un tubo estrecho contra la fuerza de la gravedad debido a la acción capilar. No es inherentemente negativo, sino que es un fenómeno que ocurre debido a las fuerzas atractivas entre las moléculas del líquido y el material sólido (como el suelo). Sin embargo, en algunos casos, el ascenso capilar puede ser indeseable en geotecnia, particularmente en estructuras como muros de contención o sótanos, ya que puede llevar a la infiltración de agua y problemas potenciales de inestabilidad. Por lo tanto, los profesionales a menudo emplean medidas para mitigar el ascenso capilar, como el uso de materiales impermeabilizantes o sistemas de drenaje.«Los efectos de la franja capilar en la dinámica de aguas subterráneas inducidas por ondas solitarias»
La profundidad de la franja capilar, también conocida como el ascenso capilar, depende de una variedad de factores como el tipo de suelo, la distribución del tamaño de grano y el contenido de humedad. Típicamente varía desde unos pocos centímetros hasta unos pocos metros, con suelos de grano más fino teniendo una franja capilar más profunda. Esta zona por encima de la tabla de agua permite que el agua ascienda contra la gravedad debido a las fuerzas capilares, y juega un papel importante en el movimiento de las aguas subterráneas y la absorción de agua por las plantas.«Mejora del método de reflexión GPR para estimar la humedad del suelo y detectar la franja capilar y el nivel freático en un campo agrícola boreal - Memorial University Research Repository»
La función de la franja capilar en los suelos es permitir el movimiento del agua a través de la acción capilar. Es la región directamente por encima de la tabla de agua donde las partículas del suelo están saturadas con agua, pero no bajo la presión completa del agua. La franja capilar ayuda a regular la tabla de agua al permitir que el agua se mantenga en el suelo contra la fuerza de la gravedad, proporcionando una fuente de agua para las plantas y controlando el movimiento de contaminantes a través del suelo.«Impacto de la franja capilar en el flujo local, la migración química y la microbiología Vadose Zone Journal GeoScienceWorld»
El borde capilar, que es la zona sobre la mesa de agua donde el agua subterránea es atraída hacia arriba debido a la acción capilar, puede verse afectado por la pendiente de la superficie del terreno. En general, una pendiente más pronunciada resultará en un borde capilar más corto y delgado, mientras que una pendiente más plana llevará a un borde capilar más largo y grueso. Esto se debe a que la fuerza gravitatoria sobre el agua subterránea aumenta con la pendiente, contrarrestando el ascenso capilar. Consecuentemente, el borde capilar tiende a ser menos prominente o incluso ausente en pendientes pronunciadas.«Franja capilar y flujo de agua en el suelo»
