Má ghearraimid sorcóir as ithir chomhtháite agus má chuirimid faoi bhrú gnáth P é (fíor 1), beidh strusanna nua le feiceáil sa sorcóir, is é sin strus brú ingearach σ agus strus lomtha cothrománach. Má mhéadaímid an brú P de réir a chéile, tar éis tamaill áirithe beidh scoilteanna claonta le feiceáil ar an sorcóir, agus díreach ina dhiaidh sin brisfidh an sorcóir. I láthair na briste, beidh an sorcóir lomtha faoi ghníomh an bhrú P feadh an eitleáin lomtha is lú friotaíochta N-N.
Fíor 1. Gníomh an bhrú ar an sorcóir a tógadh as ithir chomhtháite
Tugtar friotaíocht lomadh na hithreach ar an bhfriotaíocht a chuir an sorcóir i gcoinne ghníomhaíocht na fórsa P tráth an bhriste, agus tugtar uillinn an phlána is lú friotaíochta lomadh na hithreach ar an uillinn α idir claonadh an phlána is lú friotaíochta agus an chothromán.
Tá friotaíocht lomtha na hithreach comhtháite comhdhéanta de dhá fhriotaíocht bhunúsacha: an fhrithchuimilt inmheánach idir na cáithníní soladacha agus an chomhtháthú a cheanglaíonn na cáithníní soladacha. Glactar go bhfuil neart lomtha na hithreach cothrom leis an strus lomtha is mó ag nóiméad na briste agus léirítear é leis an gcothromóid
τf = c + σ tg_φ_
ina bhfuil: τf neart lomadh na hithreach [kp/cm2],
c comhtháthacht na hithreach [kp/cm3],
σ gnáthstrus na talún [kp/cm3],
φ uillinn na frithchuimilte inmheánaí san ithir.
Thug an Francach Coulomb an fhoirmle thuas sa bhliain 1785. De réir na foirmle seo, i gcás ithreach ar leith tá an comhtháthú c seasmhach agus neamhspleách ar an mbrú normálta, agus tá an fhriotaíocht frithchuimilte σ tg_ϕ_ comhréireach go díreach leis an strus σ. I ndáiríre, níl an comhtháthú e seasmhach i gcás ithreach ar leith, ach tá sé ag brath, go pointe áirithe, ar an strus normálta σ freisin, mar go laghdaíonn tiús an scannáin uisce a chlúdaíonn na cáithníní soladacha faoi ghníomh an bhrú sin, agus dá bhrí sin méadaíonn an comhtháthú. Baineann foirmle Coulomb le hithreacha tréscaoilteacha, ina ndéantar an t-uisce sna poraí a bhrú amach gan fhriotaíocht faoi ghníomh an bhrú normálta, mar is amhlaidh i gcás ithreach gairbhéil agus gainimh, ach ní hamhlaidh i gcás ithreach cheangailte, atá beagán tréscaoilteach, agus dá bhrí sin is deacair an t-uisce sna poraí a bhrú amach agus fanann sé mar uisce póiriúil faoi strus faoi ghníomh an ualaigh P.
Strusanna éifeachtacha agus neodracha san ithir
Fíor 2. Strus éifeachtach agus neodrach san ithir
Má chuirimid sampla d’ithir, mar shampla gaineamh tirim, ag bun soitheach agus má chuirimid ualach air le mais éigin, mar shampla gráin luaidhe le meáchan W, glacfaidh na cáithníní soladacha ithreach leis an ualach iomlán sin. Cuirfidh an brú sonrach ar dhromchla an tsampla p0 = W/A in kp/cm3, áit a bhfuil A achar trasghearrtha an tsampla, socrú an tsampla faoi deara, is é sin laghdú ar a phóirseacht, ach cuirfidh sé athruithe freisin ar airíonna fisiciúla eile an tsampla, amhail méadú ar neart lomadh, méadú ar mhodúl comhbhrúiteachta agus eile. Tugtar an brú a bhíonn i bhfeidhm ar dhromchlaí teagmhála idir na cáithníní ar an mbrú éifeachtach nó ar an mbrú idirghráinneach σ’. Nuair a bhaintear comhdhlúthú amach, is é sin nuair a stopann an sampla ag socrú faoin ualach p0, bíonn an brú éifeachtach cothrom leis an mbrú sonrach iomlán a bhíonn i bhfeidhm ag an doimhneacht ina mbreathnaítear ar an ithir. Sa chás seo, ag an doimhneacht faoi dhromchla an tsampla ar fig. 2 tá σ’ = W/A + hzγ áit a bhfuil γ meáchan toirtmheach an tsampla.
Ach má dhéanaimid an sampla sa soitheach a luchtú le huisce go dtí airde h in ionad le sceallóga luaidhe, agus é sin tar éis na póireanna uile sa sampla a líonadh, ní chuirfidh brú an cholúin uisce os cionn an tsampla hγw, áit a bhfuil γw meáchan toirtmheáchain an uisce, faoi deara don sampla socrú ná do laghdú ar a phóiriúlacht, agus ní mhéadóidh sé a neart lomadh ná a mhodúl comhbhrúiteachta. Dá bhrí sin tugtar brú neodrach ar an mbrú hidreastatach hγw. Tarchuirtear an brú neodrach, a léirítear le u, tríd an sampla i ngach treo le déine chomhionann. Ní chuirfidh an brú seo méadú ar an neart lomadh, ós rud é nach bhfuil neart lomadh ar bith ag an uisce féin.
Dá réir sin, tarchuirtear an brú éifeachtach σ’ trí na dromchlaí teagmhála idir cáithníní soladacha na hithreach, agus tarchuirtear an brú neodrach u tríd an uisce sna póir. Má tá an chuid íochtarach den choimeádán líonta le sampla ithreach sáithithe a bhfuil a mheáchan toirtmheáchain γz, agus os cionn dhromchla an tsampla go dtí an leibhéal N go bhfuil an coimeádán líonta le huisce a bhfuil a mheáchan toirtmheáchain γw, beidh an brú iomlán σ ag aon phointe ar bith den sampla σ = σ’ + u.
Ag doimhneacht hz, faoi dhromchla an tsampla, beidh an brú éifeachtach σ = σ’ - u
ina bhfuil σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Dá réir sin beidh σ’ = hz γ’
γ’ is é meáchan toirte na hithreach faoi uisce.
Cothromóid ghinearálta neart lomadh na hithreach
Má chuirimid ualach P ar ithir cheangailte, cuirfidh an t-ualach seo suí san ithir faoi deara agus ar dtús díbrítear an t-aer as na póireanna faoina ghníomh, ionas nach mbeidh fágtha sna póireanna go luath ach uisce amháin. Toisc nach féidir an t-uisce a dhíbirt láithreach mar gheall ar an tréscaoilteacht íseal uisce atá ag an ithir cheangailte, fanann sé mar uisce faoi bhrú sna póireanna agus glacann sé an t-ualach seachtrach iomlán P ar dtús. De réir mar a théann an t-am ar aghaidh, faoi ghníomh an ualaigh P tosaíonn an t-uisce sna póireanna á dhíbirt agus tarlaíonn dlúthú na gcáithníní soladacha, a ghlacann cuid den ualach P anois. Ansin tá τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ áit a bhfuil σ an brú iomlán ón ualach P, agus u brú uisce na bpóireanna.
Braitheann brú pore-uisce u ar roinnt fachtóirí, amhail amchúrsa comhdhlúthaithe, tréscaoilteacht na hithreach, méid na hualaí ithreach, srl. Braitheann neart lomadh na hithreach ar bhrú pore-uisce, agus is mó é nuair is u=0, nuair a tharlaíonn comhdhlúthú na hithreach.
Gníomhaíocht choilóideach na hithreach
Féadfaidh eilimintí an fhriotaíocht inmheánaigh sa talamh, comhtháthú agus frithchuimilt, a bheith éagsúil agus braitheann siad go mór ar mhéid na gcáithníní soladacha sa talamh agus ar a chuid airíonna plaisteacha. D’fhonn tionchar an chomhtháthaithe i gcomparáid le friotaíocht an fhrithchuimilte inmheánaigh i dtalamh comhtháite a chinneadh, thug Skempton isteach coincheap ghníomhaíocht cholóideach na talún _K_P, a léirítear trí chóimheas an innéacs plaisteachais IP le méid na gcáithníní níos lú ná 0,002 mm i % de mheáchan na maise iomláine. Glacadh an critéar seo a leanas dá réir sin (fig. 3):
Fíor 3. Gníomhaíocht cholóideach na hithreach
Maidir le KP < 0,75 is créanna neamhghníomhacha iad,
do KP = 0,75 – 1,25 is créanna gnáthúla iad,
do Kp > 1,25 de chré ghníomhach.
Le méadú ar KP, méadaíonn tionchar na comhtháite i gcoibhneas le frithchuimilt inmheánach na hithreach chomhtháite.
Íogaireacht na hithreach
Má bhainimid sorcóir as ithir chomhtháite, a bhfuil trastomhas 3—3,4 cm aige agus airde ~ 5 cm, agus má chuireann muid ualach normálta air, ag an nóiméad briste an tsorcóra gheobhaimid neart comhbhrúite na hithreach sa staid neamhchur isteach σ__ₙ:
σn = P/A in kp/cm2,
áit a bhfuil A ina thrasghearradh trasnach den tsorcóir.
Tar éis an triail a chríochnú, aistrímid an sampla briste agus déanaimid sorcóir de na toisí céanna arís, ag baint úsáide as an gcilinder-mhúnla céanna, ionas go bhfanfaidh a thaise mar a bhí sí ag an triail roimhe seo. Ansin, díreach tar éis an tsorcóra a athmheascadh a dhéanamh, déantar an triail a athdhéanamh leis, ionas go bhfaightear neart comhbhrú na hithreach sa staid suaite σ__ₚ.
Is é Osetljivost (íogaireacht) S__ₜ an cóimheas idir neart an bhrú sa riocht neamhshuite agus neart an bhrú sa riocht suaite: St = σn/σp,
De réir critéir amháin, déantar measúnú ar íogaireacht S__ₜ mar seo a leanas:
- le haghaidh S__ₜ = 1 — 2 is íogaireacht bheag chré atá ann,
- do S__ₜ = 2 — 4 is meáníogaireacht na cré,
- maidir le S__ₜ = 4 — 8 tá íogaireacht mhór an chré,
- do S__ₜ > 8 is cré an-íogair í.
Sa nádúr tarlaíonn sé go gcaillfidh ithir chréiteach a neart go tobann de bharr gníomhaíochta meicniúla, mar shampla crith talún, agus go bhfaigheann sí arís é ina staid shuaimhnis. Tugtar thicseatrópacht na hithreach ar an airí seo. Tá airíonna thicseatrópacha ag go leor créanna go pointe áirithe. Tá cásanna aitheanta de shleamhnú fánaí gearrtha de bharr sreabhadh cré thicseatrópach san Iorua, sa tSualainn agus san Fhionlainn, áit ar bunaíodh trí scrúdú nár tharla aon athrú ar thaise na cré le linn an phróisis seo, is é sin, gur fhan taise na cré seasmhach roimh agus i ndiaidh an tsreafa.