Wytrzymałość gruntu na ścinanie

Wytrzymałość na ścinanie (ang. shear strength) jest terminem stosowanym w mechanice gruntów, który oznacza największą wartość naprężeń stycznych, czyli działających wzdłuż określonej powierzchni, przy której nie dochodzi do zniszczenia struktury gruntu lub skały.

Kryterium%20Coulomba-Mohra.GIF

Prawo sił tarcia i spójności działających w obrębie mas skalnych zostało wprowadzone w 1773 roku przez Charlesa Augustina de Coulomba. W 1790 roku francuski inżynier Gaspard Claire Marie Riche opublikował je w swojej pracy na temat mechaniki gruntów. Kryterium Coulomba jest najprostszym sposobem opisania wytrzymałości gruntu na ścinanie i jest zapisywane:

$\tau = c+\sigma~tg\phi$

gdzie $\sigma$ to naprężenie normalne (ang. normal stress) do powierzchni ścinania, $c$ to spójność (ang. cohesion), $(\phi)$ to kąt tarcia wewnętrznego (ang. internal angle of friction).

Długoterminowe warunki wytrzymałości (przy swobodny odpływie wody z porów) opisywane są przez wytrzymałość efektywną, czyli będącą wynikiem przenoszenia naprężeń przez szkielet ziarnowy i wyrażaną przez kąt tarcia wewnętrznego i spójność. Krótkoterminowe warunki (np. nagłe obciążenie) uwzględniają ciśnienie porowe jako częściowo przenoszące naprężenia. W takich warunkach kąt tarcia wewnętrznego ma znacznie zredukowaną wartość do momentu, gdy nastąpi drenaż płynów z przestrzeni porowych.

Według teorii stanów krytycznych (ang. critical state theory) wyróżnia się wytrzymałość szczytową (ang. peak shear strength), krytyczną oraz rezydualną (resztkową).

Literatura

Davison, L., Springman, S., 2000. Shear strength in Soil Mechanics oparte na GeotechniCAL reference package
Glinicki, S. P. , 1990. Geotechnika budowlana, Skrypt Politechniki Białostockiej
Schofield, A.N., Wroth, C.P., 1968. Critical State Soil Mechanics, McGraw-Hill
Szymański, A., 2007. Mechanika gruntów Wydawnictwo SGGW