И устойчивостта на почвата към срязване
Връзка между нормалното налягане
На практика стойностите на показателите за устойчивост на срязване на почвата се използват за изчисляване на якостта и стабилността на почвите.
Деформация на срязване е изместването на една част от почвата по друга, причинено от действието на напрежения на срязване от външно натоварване. Под действието на силите на срязване отделните почвени зърна се движат и структурата на почвата в зоната на срязване се нарушава. В същото време почвата се противопоставя на срязващите сили: за насипни почви това е устойчивостта на вътрешно триене, а за кохезионни почви, освен това, устойчивостта на кохезионни сили. Кохезията в почвата, както беше посочено по-рано, може да бъде капилярна, молекулярна и структурна.
Устойчивостта на срязване на почвите се изследва експериментално в условия на крайно напрегнато състояние.
Крайното напрегнато състояние на почвата се нарича състояние, при което най-малкото нарастване на външното влияние причинява дисбаланс; в този случай устойчивостта на срязване е равна на граничната стойност за дадената почва.
Следователно срязването е пластична деформация - непрекъснато плъзгане на една част от почвата по друга, съответстваща на преодоляване на крайното напрегнато състояние.
Устойчивостта на почвите на срязване се определя в лабораторията най-често от срязването на почвата в срязващи устройства по предварително фиксирани равнини или от срязването на почвата по равнините на максимални тангенциални напрежения по време на смачкване.
Първият метод е най-широко използван в практиката.
Схема на ножичното устройство е показана на фигура 2.19. Това е щипка от два метални пръстена с малка междина (около 0,5 мм), останала между тях. Единият пръстен е неподвижен, а другият пръстен може да бъде изместен хоризонтално. Компресията на почвата, поставена в клетката, се извършва по същия начин като компресията по време на тестовете за компресия. След стабилизиране на разстройството, хоризонтална сила се прилага на малки стъпки към подвижния държач на устройството до настъпване на устойчива деформация на срязване по процепа между пръстените на устройството.
Фигура 2.19. Схема на устройството за срязване:
1 - проба от почвата;
3 - порести печати;
4 - фиксиран държач;
6 - подвижен държач
Компресионно налягане (в Па) се дефинира като коефициент на разделяне на общото нормално налягане на проба площ F, и напрежението на срязване t (в Pa) - като коефициент на разделяне на срязващата сила Въпрос: на изрязана площ F.
Фигура 2.20. Връзка между нормалното налягане и устойчивостта на срязване на почвата за насипни почви
Зависимост между и t се изразява с права линия, простираща се от началото. Наклонът на правата линия е тангенсът на ъгъла на вътрешно триене j между почвените частици, а самата зависимост има вид
където tgj е коефициентът на вътрешно триене, tgj = е. Тази зависимост е законът на Кулон (1773) за насипни твърди вещества, който гласи: устойчивостта на насипните твърди частици на срязване е съпротивлението на вътрешното триене, което е право пропорционално на нормалното налягане.
За кохезионни почви графиката е по-сложна. Експерименталните точки образуват криволинейна зависимост с максимална стръмност (кривина) при ниски налягания. Експериментите показват, че при натиск повече от 0,05 ... 0,1 МРа, криволинейността на графика на изместването става незначителна, поради което за практически цели можете да замените кривата с права линия, която не преминава през началото, но отрязва сегмент от ординатата ос ° С0. Стойността ° С0 представлява устойчивост на срязване на кохезивна почва при нормално налягане = 0, т.е. характеризира адхезията на частиците (Фигура 2.21).
Фигура 2.21. Връзка между нормалното налягане и устойчивостта на срязване на почвата за кохезионни почви
Уравнението на права линия, изградена от експериментални точки, може да бъде написано в следната форма:
. (2,37)
Това уравнение е математически израз на закона на Кулон за кохезионни тела, който може да бъде формулиран по следния начин: устойчивостта на кохезионните почви на срязване е функция от първата степен на нормалното налягане, състояща се от два термина - съпротивлението на вътрешното триене, което е пряко пропорционален на нормалното налягане и съпротивлението на кохезионните сили, не в зависимост от нормалното налягане.