ISO 18674-4:2020 地盤調査とテスト—フィールド計装による地盤モニタリング—パート4:間隙水圧の測定:ピエゾメータ | ページ 5

※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。

3 用語と定義

この文書の目的としては、ISO 18674-1 および以下に示されている用語と定義が適用されます。

ISO と IEC は、標準化に使用する用語データベースを次のアドレスで維持しています。

3.1

ピエゾメータ

間隙水圧 (3.2) or ピエゾレベル (3.4) を測定するためwhere 現場計器システム 。測定点 (3.15) が 地盤または地盤工学的盛土内に限定されているため、測定は他の高度での流体圧力ではなく、測定ゾーン/点の周囲の流体圧力に応答します。

注記 1:このシステムは、流体が充填された密閉 リザーバ (3.1.2) 、 フィルター (3.1.3) 、および 測定装置 (3.1.7) から構成されます。

注記 2:システムは 、オープン・ピエゾメーター・システム (3.6) または クローズド・ピエゾメーター・システム (3.7) の いずれかです。

3.1.1

吸気ゾーン

シール (3.1.6) によって囲まれたゾーン。その間の地中の水が測定装置に流れ、 測定点 (3.15) を定義します。

注記 1:図 1 を参照。

注記 2:静水圧 間隙水圧 (3.2) 分布が取水域に沿って確立されると仮定されている。

注記 3: ピエゾメータに流入または流出する流量 (3.1) と間隙水圧の変化との間の比例定数は、吸気係数F と呼ばれます。

3.1.2

貯水池

地面と 測定装置 (3.1.7) の間の空間。流体によって占められており、 間隙水圧 (3.2) が測定装置の感知素子に作用することを可能にします。

注記 1: フィルター内の細孔 (3.1.3) は、リザーバーの不可欠な部分です。

注記 2: 開放型ピエゾメータ システム (3.6) では、スタンドパイプの水が満たされた部分は貯水池の一部です。

3.1.3

フィルター

吸気ゾーン (3.1.1) を画定するピエゾメーター (3.1) の透過性セクション。水の侵入を許可すると同時に、スタンドパイプまたは 測定装置 (3.1.7) に入る土壌粒子を制限します。

注記 1:フィルターは、特定の場合には、砂ポケット、穴あきパイプ、ジオテキスタイル スリーブ、フィルターチップ (3.1.4)、およびグラウト埋め戻しなどの要素の組み合わせとすることができます。

3.1.4

フィルターチップ

閉じたピエゾメータ システム (3.7) の共通部分である フィルタ (3.1.3) 要素

注記 1:フィルターチップは、目的に合わせて設計された孔径を備えた材料、つまり HAE フィルター (3.1.4.1) or LAE フィルター (3.1.4.2) で形成されます。

3.1.4.1

ハイエアエントリーフィルター

HAEフィルター

フィルターチップ (3.1.4) は比較的小さな孔を持ち、水の通過よりも空気の通過に対して高い抵抗を与えます。

注記 1:一般に、空気侵入量の多いフィルターチップの孔径は 1 μm ~ 3 μm です。

注記 2: HAE フィルターチップは 、測定装置へのガスの侵入を防ぐ目的で使用されます (3.1.7) 。

注記 3:不飽和土壌の場合、または負の 間隙水圧 (3.2) を 測定する場合 (つまり、吸引。付録 F を参照)、気相の圧力は常に間隙水の圧力よりも高くなります。 HAEフィルターチップに必要な細孔径は、間隙空気圧と間隙水圧の差によって決まります。

3.1.4.2

空気侵入量の少ないフィルター

LAEフィルター

フィルターチップ (3.1.4) は比較的大きな孔があり、空気の通過抵抗が小さく、空気と水の両方を容易に通過させることができます。

注記 1:一般に、空気侵入量の少ないフィルターチップの孔径は 20 μm ~ 50 μm です。

3.1.5

フィルターパック

オープン ピエゾメーターのスロット部分の周囲 (3.1) または フィルターチップの周囲 (3.1.4) に配置され、水が 測定装置 (3.1.7) に到達できるようにする浸透性材料。

3.1.6

シール

2 つの 帯水層の水力分離に適した浸透性を持つ材料で作られた、ボーリング孔内の層 (3.10)

注記 1:シールは通常、 吸気ゾーンを制限するために使用されます (3.1.1) 。

3.1.7

測定器

開放システム (3.6) での ピエゾレベル (3.4) または 閉鎖システム (3.7) での 間隙水圧 (3.2) を測定するために使用される ピエゾメーター (3.1) システムの一部。

注記 1: オープンピエゾメータシステム (3.6) の場合、測定装置は通常、手動測定の場合は 水位計 (3.1.7.1) 、自動測定の場合は圧力トランスデューサです。

注記 2: 密閉型ピエゾメータ システム (3.7) の場合、測定装置は通常、ダイヤフラム圧力トランスデューサです (図 1 b) の 7b を参照)ダイアフラムは、トランスデューサー内の リザーバー (3.1.2) と内部チャンバーを分離します。隔膜のたわみは 間隙水圧の関数です (3.2) (図 3 を参照)

注記 3:密閉型ピエゾメータ システムの場合、測定装置は狭義のピエゾメータと同義で呼ばれることがよくあります。

3.1.7.1

水位計

マークされた長さの測定テープと、水と接触すると信号(光、音)を作動させる先端を備えた測定装置

注記 1:水位計は一般に 、開放システム (3.6) での手動測定、または ピエゾメータの設置手順 (3.1) で使用されます。

3.1.7.2

電気圧電計

ピエゾメータ(3.1)。 測定装置(3.1.7) where ダイヤフラムがあり、 間隙水圧(3.2) によるダイヤフラムのたわみは電気センサーによって測定されます。

注記 1:電気圧電計は、通常、ひずみゲージ、圧電、振動ワイヤ、または容量性センサーに基づいています。あらゆるタイプの電気ピエゾメーターに対応するデータ収集デバイスが存在します。

注記 2:図 3 を参照。

3.1.7.3

光ファイバーピエゾメーター

圧電 計(3.1)。 圧力 測定装置(3.1.7) where ダイヤフラムがあり、ダイヤフラムのたわみは光学センサーによって測定されます。

注記 1:光ファイバーピエゾメーターは、読み取りユニットとセンサーの間に電気接続を必要としません。

注記 2: 光ファイバーピエゾメーターには専用の読み出しユニットが必要です。

3.1.7.4

空気圧ピエゾメータ

ピエゾメータ (3.1) の圧力 測定装置 (3.1.7) where バルブがあり、このバルブはガス充填チューブを介して外部から加えられるガス圧によって空気圧で開き、 間隙水圧 (3.2) によって閉じられます。

注記 1:図 4 を参照。

3.2

間隙水圧

u

大気圧に対する地面または盛り土の空隙内の水の圧力

注記 1:間隙水圧は、飽和土壌における全応力と有効応力の差です (参考文献 [6] および [7] を参照)

注記 2:岩石の場合、関連する用語は節水圧です。

注記 3:細孔が完全に水で満たされてwhere 土壌または盛土の状態を「飽和」といいます。

注記 4:間隙水圧測定では、正または負の値が得られる場合があります (参考文献 [8] および付録 F を参照)陰性間隙圧力を直接測定する機器は「張力計」と呼ばれることもありますが、この文書の範囲には含まれません (ISO 11276 を参照)

注記 5:間隙水圧の測定は、大気圧の変化の影響を受ける可能性がある(5.4.1 および附属書 A を参照)

3.3

加圧ヘッド

ψ

ある点を超える 間隙水圧 u (3.2) と水の比重γw の比u / γw

注記 1: オープンピエゾメーターシステム (3.6) の場合、これは ピエゾメーターレベル (3.4) と 測定点のレベル (3.15) の間の標高差に比例します (図 1 を参照)

3.4

ピエゾメトリックレベル

z

開いたスタンドパイプのピエゾメーター (3.6.1) 内で水が上昇し、地中の水の圧力が周囲の大気の圧力と等しくなる高度。

注記 1:圧電レベルz w 、幾何学的高さz圧力水頭 ψ (3.3) の合計です: z w = z + u / γw

注記 2:図 1 を参照。

3.5

地下水位

地下水面

間隙水圧 u (3.2) がゼロになる標高

注記 1:図 1 を参照。

注記 2: これに相当する用語は、水蒸気表面です。

注記 3:地下水位は、地理的座標における地下水面のレベルである。

3.6

オープンシステム

オープンピエゾメータシステム

流体が大気と直接接触し、 測定点 (3.15) での 圧電レベル (3.4) が測定されるフィールド計測システム。

3.6.1

オープンスタンドパイプピエゾメーター

オープンピエゾメータシステム (3.6) は 、上端が大気に開放され、 吸気ゾーン (3.1.1) に位置する穿孔セクションを備えたパイプ (地中に設置) から構成されます。

注記 1:図 1a) を参照。

注記 2:パイプの一般的な内径は 19 mm ~ 60 mm です。

3.6.2

カサグランデ ピエゾメーター

1 本または 2 本の比較的小さな内径パイプと 測定点 (3.15) に多孔質 フィルターチップ (3.1.4) を備えた オープンスタンドパイプピエゾメーター (3.6.1)

注記 1: 5.2.2.4, 図 2 および参考文献 [9] を参照。

3.6.3

監視井戸

パイプの内径が大きい (通常 ≥100 mm) オープンスタンドパイプ ピエゾメーター (3.6.1)

注記 1: 応答時間 (3.9) が満足できる場合には、モニタリングウェルをスタンドパイプ ピエゾメータ (3.1) として使用することができる (付録 D を参照)

注記 2:監視井戸は、地下水のサンプル採取や揚水試験の実施によく使用されます。

3.6.4

観察井戸

ボーリング孔内のオープンパイプここで, 取水ゾーン (3.1.1) は 密閉されていません

注記 1:観測井戸は 、オープンスタンドパイプピエゾメーター (3.6.1) と誤って呼ばれることがよくあります。観察井戸に はシール (3.1.6) がないため、 ピエゾメーター (3.1) として分類されません。

注記 2: 5.2.2.3.2 を参照。

3.7

閉鎖系

クローズドピエゾメータシステム

リザーバー (3.1.2) が 大気と直接接触しておらず、流体内の圧力が圧力 測定装置 (3.1.7) によって測定される測定システム

注記 1:図 1 b) を参照。

注記 2:閉鎖システムで使用される圧力測定装置の例としては、電気トランスデューサ、光ファイバトランスデューサ、圧力バルブなどがあります。

3.7.1

ダイヤフラム圧電計

フィルターチップ (3.1.4) 、小さな リザーバー (3.1.2) および間隙水を測定システムから分離する隔膜を備えた 密閉システム (3.7)

注記 1:ダイヤフラムのたわみが測定され、信号はケーブルを介してアクセス可能な場所に伝送されます。

注記 2:考えられるダイヤフラム圧電計は 、電気圧電計 (3.1.7.2) or 光ファイバー圧電計 (3.1.7.3) です。

注記 3:圧力はフィルター先端付近で測定されます。

3.7.2

密閉型油圧式ツインチューブピエゾメータ

多孔質セラミック フィルターチップ (3.1.4) が 吸気ゾーン (3.1.1) 内に配置され、流体が満たされたツインチューブを介して遠隔地に接続された 閉鎖システム (3.7)

注記 1:圧力測定はフィルター先端ではなく、離れた場所で行われます。測定値は、フィルター先端と離れた場所の間の高低差に合わせて調整する必要があります。

3.7.3

サンプルピエゾメータ

可動 測定装置 (3.1.7) where 、吸気ゾーン (3.1.1 ) にそれぞれ配置された 1 つ以上の測定ポートを備えたパイプに挿入される 閉鎖システム (3.7 )

3.8

マルチレベルピエゾメータ

地面の異なる高度に恒久的に設置された複数の 測定点 (3.15) を備えたシステムここで, 各測定点には独自の 取水ゾーン (3.1.1) があります。

3.9

流体力学的タイムラグ

応答時間

地面の 間隙水圧 (3.2) の変化とそれに伴う測定値の変化の間の時間幅

注記 1:タイムラグは主に 、ピエゾメータ (3.1) の種類と寸法 (本質的には 貯水池 (3.1.2) のサイズ)、地面の透水性、設置手順 (付録 D を参照) によって決まります。

注記 2:ピエゾメータの「応答時間が遅い」という用語は、流体力学的タイムラグが長いことと同義です。

3.10

帯水層

地下水を含んで送水するのに適した透水性の岩石または土壌塊の本体

3.11

限定されていない帯水層

地下水面が上部境界を形成する 帯水層 (3.10)

3.12

限定された帯水層

帯水層 (3.10) は 水層 (3.14) によって上下に囲まれています。

3.13

閉じ込め層

アキタード

地下水の流れを制限し、 帯水層を分離する岩石または土壌の透水性の低い層 (3.10)

3.14

アククルード

透過率が極めて低い土壌または岩石の塊で、地面を通る水の流れを効果的に防ぎます。

3.15

測定点

間隙水圧 (3.2) が参照されるwhere の点

参考文献

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2ISO 22476-1, 地盤工学の調査および試験 — 現場試験 — Part 1: 電気コーンおよびピエゾコーンの貫入試験
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5EN 1997-2, ユーロコード 7: 地盤工学設計 — 地盤の調査と試験
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11Rasmussen T.、2005 年。気圧効率ニューヨーク気象学 (ワイリー)
12Penman ADM, 1961 年。さまざまなタイプのピエゾメーターの応答時間の研究。手順会議土壌における間隙水圧と吸引力、53-58 ページ、ロンドン (バターワース)
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3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18674-1 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

3.1

piezometer

field instrument system for measuring pore water pressure (3.2) or piezometric level (3.4) where the measuring point (3.15) is confined within the ground or geotechnical fill so that the measurement responds to the fluid pressure around the measuring zone/point and not to fluid pressures at other elevations

Note 1 to entry: The system consists of a sealed reservoir (3.1.2) filled with fluid, a filter (3.1.3) and a measuring device (3.1.7) .

Note 2 to entry: The system is either an open piezometer system (3.6) or a closed piezometer system (3.7) .

3.1.1

intake zone

zone confined by seals (3.1.6) , between which water in the ground can flow to the measuring device, thus defining the measuring point (3.15)

Note 1 to entry: See Figure 1.

Note 2 to entry: It is assumed that a hydrostatic pore water pressure (3.2) distribution is established along the intake zone.

Note 3 to entry: The constant of proportionality between flow into or out of a piezometer (3.1) and the change of pore water pressure is called the intake factor F.

3.1.2

reservoir

space between the ground and the measuring device (3.1.7) , occupied by a fluid, which allows the pore water pressure (3.2) to act on the sensing element of the measuring device

Note 1 to entry: The pores within the filter (3.1.3) are an integral part of the reservoir.

Note 2 to entry: In open piezometer systems (3.6) , the water-filled part of the standpipe is part of the reservoir.

3.1.3

filter

permeable section of a piezometer (3.1) defining the intake zone (3.1.1) , which allows water to enter and at the same time restricts soil particles entering the standpipe or measuring device (3.1.7)

Note 1 to entry: The filter can be a combination of elements, such as a sand pocket, a perforated pipe, a geotextile sleeve, a filter tip (3.1.4) and grout backfill in specific cases.

3.1.4

filter tip

filter (3.1.3) element which is a common part of a closed piezometer system (3.7)

Note 1 to entry: Filter tips are formed of a material with purpose-designed pore diameters, i.e. HAE filter (3.1.4.1) or LAE filter (3.1.4.2) .

3.1.4.1

high air entry filter

HAE filter

filter tip (3.1.4) with comparatively small pores giving a higher resistance to the passage of air than to the passage of water

Note 1 to entry: Commonly, high air entry filter tips have pore diameters of between 1 μm and 3 μm.

Note 2 to entry: HAE filter tips are used when it is intended to keep gas out of the measuring device (3.1.7) .

Note 3 to entry: In unsaturated soil or when negative pore water pressures (3.2) are to be measured (i.e. suction; see Annex F), the pressure of the gaseous phase is always higher than that of the pore water. The required pore diameter of the HAE filter tip depends on the difference between the pore air pressure and the pore water pressure.

3.1.4.2

low air entry filter

LAE filter

filter tip (3.1.4) with comparatively large pores giving a lower resistance to the passage of air readily allowing the passage of both air and water

Note 1 to entry: Commonly, low air entry filter tips have pore diameters of between 20 μm and 50 μm.

3.1.5

filter pack

permeable material, placed around a slotted section of an open piezometer (3.1) or around the filter tip (3.1.4) , allowing water to reach the measuring device (3.1.7)

3.1.6

seal

layer in a borehole, made with a material that has a permeability suitable for hydraulical separation of two aquifers (3.10)

Note 1 to entry: Seals are generally used to confine an intake zone (3.1.1) .

3.1.7

measuring device

part of the piezometer (3.1) system used to measure the piezometric level (3.4) in an open system (3.6) or the pore water pressure (3.2) in a closed system (3.7)

Note 1 to entry: For an open piezometer system (3.6) , the measuring device is commonly a water level meter (3.1.7.1) for manual measurements or a pressure transducer for automatic measurements.

Note 2 to entry: For a closed piezometer system (3.7) , the measuring device is typically a diaphragm pressure transducer (see 7b in Figure 1 b)). The diaphragm separates a reservoir (3.1.2) and an inner chamber in the transducer. The deflection of the diaphragm is a function of the pore water pressure (3.2) (see Figure 3).

Note 3 to entry: For closed piezometer systems, the measuring device is often synonymously termed a piezometer in a narrow sense.

3.1.7.1

water level meter

measuring device with a marked length measuring tape and a tip that activates a signal (light, sound) when it comes into contact with water

Note 1 to entry: A water level meter is commonly used for manual measurements in open systems (3.6) or during the installation procedure of piezometers (3.1) .

3.1.7.2

electric piezometer

piezometer (3.1) where the measuring device (3.1.7) has a diaphragm and the deflection of the diaphragm due to pore water pressure (3.2) is measured by an electric sensor

Note 1 to entry: Electric piezometers are commonly based on strain gauge, piezo-electric, vibrating wire or capacitive sensors. Data acquisition devices exist which accommodate all types of electric piezometers.

Note 2 to entry: See Figure 3.

3.1.7.3

fibre optic piezometer

piezometer (3.1) where the pressure measuring device (3.1.7) has a diaphragm and the deflection of the diaphragm is measured by an optical sensor

Note 1 to entry: Fibre optic piezometers do not require electrical connection between read-out unit and sensor.

Note 2 to entry: Fibre optic piezometers require a dedicated read-out unit.

3.1.7.4

pneumatic piezometer

piezometer (3.1) where the pressure measuring device (3.1.7) has a valve which is opened pneumatically by a gas pressure, which is applied from the outside via gas-filled tubes and closed by the pore water pressure (3.2)

Note 1 to entry: See Figure 4.

3.2

pore water pressure

u

pressure of the water in the voids of the ground or a fill, relative to the atmospheric pressure

Note 1 to entry: The pore water pressure is the difference between the total stress and the effective stress in saturated ground (see References [6] and [7]).

Note 2 to entry: For rocks, the associated term is joint water pressure.

Note 3 to entry: The state of soil or fill where the pores are completely filled with water is referred to as “saturated”.

Note 4 to entry: Pore water pressure measurements can yield positive or negative values (see Reference [8] and Annex F). Instruments that directly measure negative pore pressures are sometimes termed ‘tensiometers’, but are not within the scope of this document (see ISO 11276).

Note 5 to entry: Measurements of the pore water pressure can be affected by changes of the atmospheric pressure (see 5.4.1 and Annex A).

3.3

pressure head

ψ

ratio u/γw of the pore water pressure u (3.2) and the specific weight of water γw, above a point

Note 1 to entry: For an open piezometer system (3.6) , it is proportional to the elevation difference between the piezometric level (3.4) and the level of the measuring point (3.15) (see Figure 1).

3.4

piezometric level

zw

elevation to which water will rise in an open standpipe piezometer (3.6.1) and at which the pressure of the water in the ground is equal to that of the ambient atmosphere

Note 1 to entry: The piezometric level zw is the sum of the geometric elevation z and the pressure head ψ (3.3) : zw = z + u/γw.

Note 2 to entry: See Figure 1.

3.5

groundwater table

water table

elevation at which pore water pressure u (3.2) is zero

Note 1 to entry: See Figure 1.

Note 2 to entry: An equivalent term is phreatic surface.

Note 3 to entry: The groundwater level is the level of the groundwater table at a geographical coordinate.

3.6

open system

open piezometer system

field instrument system in which the fluid is in direct contact with the atmosphere and the piezometric level (3.4) at the measuring point (3.15) is measured

3.6.1

open standpipe piezometer

open piezometer system (3.6) , consisting of a pipe (installed in the ground) which, at its upper end, is open to the atmosphere and with a perforated section, located in the intake zone (3.1.1)

Note 1 to entry: See Figure 1 a).

Note 2 to entry: Typical inner diameters of the pipe are from 19 mm to 60 mm.

3.6.2

Casagrande piezometer

open standpipe piezometer (3.6.1) with one or two comparatively small inner diameter pipes and a porous filter tip (3.1.4) at the measuring point (3.15)

Note 1 to entry: See 5.2.2.4, Figure 2 and Reference [9].

3.6.3

monitoring well

open standpipe piezometer (3.6.1) with a large inner diameter of the pipe (typically ≥100 mm)

Note 1 to entry: A monitoring well can be used as standpipe piezometer (3.1) , if the response time (3.9) is satisfactory (see Annex D).

Note 2 to entry: A monitoring well is often used for taking samples of the groundwater or for performing pumping tests.

3.6.4

observation well

open pipe within a borehole ここで, the intake zone (3.1.1) is unconfined

Note 1 to entry: Observation wells are often incorrectly termed open standpipe piezometers (3.6.1) . Observation wells do not classify as piezometers (3.1) as they do not have seals (3.1.6) .

Note 2 to entry: See 5.2.2.3.2.

3.7

closed system

closed piezometer system

measuring system in which the reservoir (3.1.2) is not in direct contact with the atmosphere and in which the pressure in the fluid is measured by a pressure measuring device (3.1.7)

Note 1 to entry: See Figure 1 b).

Note 2 to entry: Examples for pressure measuring devices, used in closed systems, are electric transducers, fibre optic transducers and pressure valves.

3.7.1

diaphragm piezometer

closed system (3.7) with a filter tip (3.1.4) , a small reservoir (3.1.2) and diaphragm which separates the pore water from the measuring system

Note 1 to entry: The deflection of the diaphragm is measured and the signal is transported through a cable to an accessible location.

Note 2 to entry: Possible diaphragm piezometers are electric piezometers (3.1.7.2) or fibre optic piezometers (3.1.7.3) .

Note 3 to entry: The pressure is measured adjacent to the filter tip.

3.7.2

closed hydraulic twin-tube piezometer

closed system (3.7) with a porous ceramic filter tip (3.1.4) located within an intake zone (3.1.1) and connected to a remote location via twin fluid filled tubes

Note 1 to entry: The pressure measurement takes place at the remote location and not at the filter tip. The measurements need to be adjusted for elevation differences between the filter tip and the remote location.

3.7.3

probe piezometer

closed system (3.7) where a moveable measuring device (3.1.7) is inserted into a pipe which is equipped with one or more measuring ports, each located at an intake zone (3.1.1)

3.8

multi-level piezometer

system with several measuring points (3.15) permanently installed at different elevations in the ground ここで, each measuring point has its own intake zone (3.1.1)

3.9

hydrodynamic time lag

response time

time span between a change of the pore water pressure (3.2) in the ground and the associated change in the measurement

Note 1 to entry: The time lag depends primarily on the type and dimensions of the piezometer (3.1) (essentially the size of the reservoir (3.1.2) ), the permeability of the ground and the installation procedure (see Annex D).

Note 2 to entry: The term “slow response time” of the piezometer is synonymous with a long hydrodynamic time lag.

3.10

aquifer

body of permeable rock or soil mass suitable for containing and transmitting groundwater

3.11

unconfined aquifer

aquifer (3.10) in which the groundwater surface forms the upper boundary

3.12

confined aquifer

aquifer (3.10) which is bounded above and below by aquicludes (3.14)

3.13

confining layer

aquitard

a low permeability layer of rock or soil that restricts groundwater flow and seperates aquifers (3.10)

3.14

aquiclude

body of soil or rock with extremely low transmissivity, which effectively prevents the flow of water through the ground

3.15

measuring point

point in the ground where the pore water pressure (3.2) is referenced to

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