As wy yn in bûn grûn in silinder útsnije en dy ûnderwurpen oan de normale druk P (ôfb. 1), dan sille yn de silinder nije spanningen ûntstean, nammentlik de fertikale drukspanning σ en de horizontale skuorspanning . As wy de druk P stap foar stap fergrutsje, sille nei in skoft skeane skuorren op de silinder ferskine, en fuort dêrnei sil it brekken fan de silinder ûntstean. Op it momint fan brek is de silinder ôfskeard ûnder ynwurking fan de druk P en neffens it skuorflak fan de minste wjerstân N-N.
Ôfb. 1. It effekt fan druk op de silinder úthelle út kohesive boaiem
De wjerstân fan de grûn dy’t de silinder by it wurkjen fan de krêft P op it momint fan brekken biedt, hjit skuorwjerstân fan de grûn, en de hoeke α fan de helling fan it flak fan de lytste wjerstân mei de horizontale hjit de hoeke fan it flak fan de lytste skuorwjerstân fan de grûn.
De skearwjerstân fan bûnne grûn bestiet út twa elemintêre wjerstannen: ynterne wriuwing tusken de fêste dieltsjes en de kohesy dy’t de fêste dieltsjes ferbynt. De skearsterkte fan de grûn wurdt oannommen lyk oan de grutste skearspanning op it momint fan brek en wurdt útdrukt mei de fergeliking
τf = c + σ tg_φ_
wêrby’t: τf de skearsterkte fan de boaiem [kp/cm2] is,
c koäzje fan de grûn [kp/cm3],
σ normale grûnspanning [kp/cm3],
φ hoeke fan ynterne wriuwing fan de grûn.
De boppeste formule waard yn 1785 makke troch de Frânsman Coulomb 1785. Neffens dizze formule is foar in jûn grûnsoarte de gearhing c konstant en ûnôfhinklik fan de normale druk, wylst de wriuwingswjerstân σ tg_ϕ_ krekt proporsjoneel is mei de spanning σ. Yn werklikheid is de gearhing e net konstant foar in jûn grûnsoarte, mar ek dy is yn beskate mjitte ôfhinklik fan de normale spanning σ, omdat ûnder ynfloed fan dy druk de dikte fan de wettermembraan om de fêste dieltsjes hinne ôfnimt en dêrtroch de gearhing tanimt. De formule fan Coulomb jildt foar trochlitende grûnen, wêryn ûnder ynfloed fan de normale druk it wetter út de poaren sûnder wjerstân útdrukt wurdt, wat it gefal is by grint- en sânige grûn, mar net by bûn grûn, dy’t min trochlitend is, wêrtroch it wetter út de poaren dreech útdrukt wurdt en efterbliuwt as ynspannende poarwetter ûnder ynfloed fan de belêsting P.
Effektive en neutrale spanningen yn ’e boaiem
Ofb. 2. Effektive en neutrale spanning yn de boaiem
As wy op ’e boaiem fan in fet in boaiemmonster, bygelyks droech sân, lizze en it belêstje mei in massa, bygelyks loodskroot mei in gewicht W, dan sil de hiele belêsting fan dat gewicht troch de fêste dieltsjes fan de boaiem opfongen wurde. De spesifike druk op it oerflak fan it monster p0 = W/A yn kp/cm3, wêrby’t A it dwerstrochsneedflak fan it monster is, sil it monster ynsakke litte, dat wol sizze de porositeit ferminderje, mar sil ek feroaringen yn oare fysike eigenskippen fan it monster feroarsaakje, lykas in ferheging fan de skuorsterkte, in ferheging fan de modulus fan komprimearberens en oare. De druk dy’t oerhearsket op de kontaktflakken tusken de dieltsjes hjit de effektive of intergranulêre druk σ’. As de konsolidaasje berikt is, dat wol sizze as it monster ûnder de belêsting p0 net mear ynsakket, is de effektive druk gelyk oan de totale spesifike druk dy’t oerhearsket op de djipte dêr’t de boaiem besjoen wurdt. Yn dit gefal jildt op de djipte, ûnder it oerflak fan it monster op ôfb. 2 σ’ = W/A + hzγ wêrby’t γ it folumegewicht fan it monster is.
Mar as wy it stekproef yn it fet ynstee fan mei leadskrot belaste mei wetter oant de hichte h, sadat it alle poaren fan it stekproef foltôge hat, sil de druk fan de wetterkolom boppe it stekproef hγw, wêrby’t γw it folumetrysk gewicht fan wetter is, net liede ta ynsakkjen fan it stekproef en in fermindering fan syn porositeit, en ek net ta in tanimming fan syn skuorsterkte en komprimearberensmodulus. Dêrom hjit de hydrostatyske druk hγw de neutrale druk. De neutrale druk, oantsjut mei u, wurdt troch it stekproef yn alle rjochtingen mei deselde yntinsiteit oerbrocht. Dizze druk sil gjin ferheging fan de skuorsterkte feroarsaakje, om’t wetter sels gjin skuorsterkte hat.
Dêrom wurdt de effektive druk σ’ oerbrocht fia de kontaktflakken tusken de fêste dieltsjes fan de grûn, wylst de neutrale druk u troch it wetter yn de poaren oerbrocht wurdt. As it ûnderste diel fan it reservoir fol is mei in verzadige grûnmonster mei in folumetrysk gewicht γz, en boppe it oerflak fan it monster oant it nivo N it reservoir fol is mei wetter mei in folumetrysk gewicht γw, dan sil de totale druk σ yn hokker punt fan it monster dan ek wêze σ = σ’ + u.
Op djipte hz, ûnder it oerflak fan it monster, sil de effektive druk wêze σ = σ’ - u
wêrby’t σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Dêrom sil σ’ = hz γ’ wêze
γ’ is it folumetryske gewicht fan ûnder wetter ferdrûge grûn.
Algemiene fergeliking fan de skuorsterkte fan de grûn
As wy bûn boaiem belaste mei in belêsting P, sil dizze belêsting sakking fan de boaiem feroarsaakje en earst sil ûnder har ynfloed de loft út de poaren ferdreaun wurde, sadat der gau allinnich wetter yn de poaren oerbliuwt. Om’t troch de lytse wettertrochlitberens fan bûn boaiem it wetter net daliks ferdreaun wurde kin, bliuwt it as spanningf wetter yn de poaren en nimt it yn it begjin de folsleine bûtenbelêsting P op. Yn fierdere tiid, ûnder ynfloed fan de belêsting P, begjint wetter út de poaren ferdreaun te wurden en ûntstiet it nei-elkoar-troch tichter kommen fan de fêste dieltsjes, dy’t no in diel fan de belêsting P opnimme. Dan hawwe wy τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ wêrby’t σ de totale druk fan de belêsting P is, u de druk fan it poarwetter.
De pornewetterdruk u hinget fan mear faktoaren ôf, lykas de tiidlike gong fan de konsolidaasje, de trochlitberens fan de grûn, de grutte fan de grûnbelesting ensfh. De skuorsterkte fan de grûn hinget ôf fan de pornewetterdruk en is it grutst by u=0, as de konsolidaasje fan de grûn optreedt.
Kolloïdale aktiviteit fan de grûn
De eleminten fan de ynterne wjerstân fan de grûn kohesy en wriuwing kinne ferskillend wêze en binne yn hege mjitte ôfhinklik fan de grutte fan de fêste dieltsjes fan de grûn en fan har plestyske eigenskippen. Om de ynfloed fan kohesy yn ferhâlding ta de wjerstân fan ynterne wriuwing fan koherinte grûn te bepalen, hat Skempton it begryp fan de kolloïdale aktiviteit fan de grûn _K_P yntrodusearre, dy’t útdrukt wurdt troch de ferhâlding fan de plastisiteitsyndeks IP ta it tal dieltsjes lytser as 0,002 mm yn % fan it totale gewicht. Dêrby waard it folgjende kritearium oannaam (ôfb. 3):
Ôfb. 3. Kolloïdale aktiviteit fan de boaiem
Foar KP < 0,75 binne it ûnaktive klaaien,
foar KP = 0,75 – 1,25 binne normale klaaien,
foar Kp > 1,25 fan aktive klaai.
Mei it tanimmen fan KP groeit de ynfloed fan kohesy yn ferhâlding ta de ynterne wriuwing fan kohesive boaiem.
Gefoelichheid fan de boaiem
As wy yn in kohesive boaiem in silinder útnimme mei in diameter fan 3—3,4 cm en in hichte fan ~ 5 cm en dy belêstje mei in normale belêsting, krije wy op it momint fan brekking fan de silinder de druksterkte fan de boaiem yn ûnfersteurde steat σ__ₙ:
σn = P/A yn kp/cm2,
wêr’t A de dwerssnede fan de silinder is.
Nei ôfrin fan de proef ferpleatse wy it brutsen foarbyld en meitsje wy opnij in silinder fan deselde ôfmjittings, mei help fan deselde silinder-foarm, mei as betingst dat de fochtigens itselde bliuwt as by de foarige proef. Dêrnei wurdt fuort nei it meitsjen fan de opnij knede silinder de proef dermei werhelle, sadat de druksterkte fan de grûn yn fersteurde tastân σ__ₚ. krigen wurdt
Gefoelichheid (sensitiviteit) S__ₜ is de ferhâlding tusken de druksterkte yn ûnfersteurde en yn fersteurde tastân: St = σn/σp,
Neffens ien kritearium wurdt de gefoelichheid S__ₜ as folget beoardiele:
- foar S__ₜ = 1 — 2 is de gefoelichheid fan de klaai lyts,
- foar S__ₜ = 2 — 4 is de klaai fan middelgrutte gefoelichheid,
- foar S__ₜ = 4 — 8 is de gefoelichheid fan de klaai grut,
- foar S__ₜ > 8 is it gefoelige klaai.
Yn de natuer bart it dat troch in meganyske ynfloed, bygelyks in ierdskodding, klaaigrûn ynienen syn fêstens ferliest, dy’t er dêrnei yn rêst wer weromkriget. Dizze eigenskip hjit tiksotropy fan de grûn. In protte klaaien hawwe yn beskate mjitte tiksotropyske eigenskippen. Bekend binne gefallen fan it ôfgliden fan groevenhellingen troch it útstreamen fan tiksotropyske klaai yn Noarwegen, Sweden en Finlân, dêr’t ûndersyk útwiisd hat dat der gjin feroaring yn it fochtgehalte fan de klaai wie yn de rin fan dit proses, dat wol sizze dat it fochtgehalte fan de klaai konstant wie foar en nei it útstreamen.