El volumen es la cantidad de espacio físico que un cuerpo ocupa, para las relaciones de volumen se considerará el volumen de la fase sólida, líquida y gaseosa. El volumen total (V) del elemento de suelo es:
V = Va + Vw + Vs [1.1]
El volumen de vacíos (Vv) que contiene tanto agua como aire, será:
Vv = Va + Vw [1.2]
Índice de vacíos (e).
El índice de vacíos, se define como la relación entre el volumen de vacíos y el volumen de sólidos del suelo, que es:
[1.3]
Porosidad (n).
La porosidad expresa una idea similar al índice de vacíos, es valor se define como el cociente entre el volumen de vacíos y el volumen total, que se escribe:
[1.4]
La porosidad se puede determinar en función del índice de vacíos, ambos valores evalúan la misma propiedad del suelo (el volumen relativo de vacíos) y por tanto pueden usarse indistintamente, aunque sus valores no coinciden. El índice de vacíos es relativo al volumen de sólidos, lo que facilita el cálculo de sus variaciones al producirse cambios de volumen del suelo. Sin embargo, es más cómodo referirse a la porosidad para determinar el volumen de agua almacenado en un volumen de suelo. En base a operaciones con las ecuaciones [1.1], [1.2] y [1.3], se puede determinar la equivalencia entre la porosidad y el índice de vacíos que será:
[1.5]
Análogamente se puede despejar el índice de vacíos de la ecuación [1.5] en función a la porosidad, que será:
[1.6]
Grado de saturación (S).
El grado de saturación o llamado también el contenido de humedad volumétrico, es el cociente entre el volumen de agua y vacíos, indica el porcentaje de agua que contiene el suelo respecto al contenido de vacíos, que se escribe:
[1.7]
Generalmente el grado de saturación es expresado en porcentaje, para el caso de un suelo seco: S = 0, mientras que para un suelo completamente saturado: S = 1.
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