Yen ing lemah terikat kita nglereni silinder lan dilebokake ing pangaruh tekanan normal P (gbr. 1), ing silinder bakal muncul tegangan anyar, yaiku tegangan tekan vertikal σ lan tegangan geser horisontal . Yen tekanan P saya ditambah alon-alon, sawisé sawatara wektu bakal katon retakan miring ing silinder, lan sakwisé iku langsung bakal kelakon pecahé silinder. Ing wektu pecah, silinder wis keserot dening tekanan P lan miturut bidang geser resistansi paling cilik N-N.
Gbr. 1. Pengaruh tekanan marang silinder sing dijupuk saka lemah kohesif
Tahanan lemah sing diwenehake déning silinder marang tumindake gaya P ing wektu pecah diarani tahanan geser lemah, lan sudut α saka kemiringan bidang tahanan paling cilik marang horisontal diarani sudut bidang tahanan geser lemah paling cilik.
Tahanan geser lemah sing kaiket dumadi saka rong tahanan dhasar: gesekan njero antarane partikel padhet lan kohesi sing ngiket partikel padhet. Kekuwatan geser lemah dianggep padha karo tegangan geser paling gedhé nalika pecah lan diwedharaké kanthi persamaan
τf = c + σ tg_φ_
ing ngendi: τf kekuwatan geser lemah [kp/cm2],
c kohesi lemah [kp/cm3],
σ tegangan normal lemah [kp/cm3],
φ sudut gesekan njero lemah.
Bentuk ing ndhuwur diwenehake dening wong Prancis Coulomb 1785. taun. Miturut bentuk iki, kanggo lemah tartamtu kohesi c iku ajeg lan ora gumantung marang tekanan normal, dene tahanan gesek σ tg_ϕ_ pas proporsional karo tegangan σ. Ing kasunyatan kohesi e ora ajeg kanggo lemah tartamtu, nanging uga nganti tingkat tartamtu gumantung marang tegangan normal σ, amarga ing sangisoré pengaruh tekanan kuwi kandelé lapisan banyu sing nutupi partikel padhet dadi suda lan kanthi mangkono kohesi mundhak. Bentuk Coulomb valid kanggo lemah permeabel, ing ngendi ing sangisoré pengaruh tekanan normal banyu saka pori-pori metu tanpa tahanan, sing dadi kasus lemah kerikil lan pasir, nanging dudu kasus lemah ikatan, sing permeabilitasé cilik, mula banyu saka pori-pori angel metu lan tetep dadi banyu pori sing ketegangan ing sangisoré pengaruh beban P.
Tegangan efektif lan netral ing lemah
Gbr. 2. Tegangan efektif lan netral ing lemah
Yen ing dhasar wadhah dilebokaké conto lemah, umpamané pasir garing, lan diwènèhi beban massa tartamtu, contoné awujud timbal shot kanthi bobot W, kabèh beban saka bobot iki bakal ditampa déning partikel padhet lemah. Tekanan spesifik ing permukaan conto p0 = W/A ing kp/cm3, ing ngendi A iku amba irisan conto, bakal njalari conto mau ndlosor, yaiku ngurangi porositasé, nanging uga bakal njalari owah-owahan ing sipat fisik liya saka conto kayata nambah kekuwatan geser, nambah modulus kompresibilitas, lan liya-liyané. Tekanan sing ana ing permukaan kontak antarané partikel diarani tekanan efektif utawa tekanan intergranular σ’. Nalika konsolidasi wis kelakon, yaiku nalika conto wis ora ndlosor manèh ing sangisoring beban p0, tekanan efektif padha karo tekanan spesifik total sing ana ing jeroné lemah sing ditliti. Ing kasus iki ing jeroné, ing sangisoré permukaan conto ing gbr. 2 σ’ = W/A + hzγ dene γ iku bobot volume conto.
Nanging yen conto ing wadhah, tinimbang nganggo timbal bunder, diwènèhi beban banyu nganti dhuwuré h, kanthi banyune wis ngisi kabeh pori conto, tekanan kolom banyu ing ndhuwur conto hγw, ing ngendi γw yaiku bobot volume banyu, ora bakal nyebabake penurunan conto lan nyuda porositasé, uga ora bakal nambah kekuwatan geser lan modulus kepepatané. Mula, tekanan hidrostatik hγw diarani tekanan netral. Tekanan netral sing dilambangake kanthi u ditularake liwat conto ing kabeh arah kanthi intensitas sing padha. Tekanan iki ora bakal nyebabake nambahné kekuwatan geser, amarga banyu dhéwé ora nduweni kekuwatan geser babar pisan.
Mula, tekanan efektif σ’ disalurkake liwat lumahing kontak antarane partikel-partikel padhet lemah, lan tekanan netral u disalurkake liwat banyu ing pori-pori. Yen sisih ngisor wadhah diisi conto lemah jenuh kanthi bobot volume γz, lan ing ndhuwur lumahing conto nganti tingkat N wadhah diisi banyu kanthi bobot volume γw, mula tekanan total σ ing titik apa wae saka conto bakal σ = σ’ + u.
Ing jerone hz, ing ngisor permukaan conto, tekanan efektif bakal dadi σ = σ’ - u
ing ngendi σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Mula bakal dadi σ’ = hz γ’
γ’ yaiku bobot volume lemah sing kecemplung ing banyu.
Persamaan umum kekuwatan geser lemah
Yen lemah kacekel iki dibebani kanthi beban P, beban iki bakal njalari pangendapan lemah lan dhisik udhara ing pori-pori bakal kesingkirake dening pengaruhé, saéngga sawisé cepet ing pori-pori mung kari banyu. Amarga permeabilitas banyu lemah kacekel sing cilik, banyu ora bisa langsung metu, mula tetep minangka banyu sing ketegangan ing pori-pori lan ing wiwitan nampa kabèh beban njaba P. Ing wektu sabanjure, ing sangisoring pengaruh beban P banyu wiwit metu saka pori-pori lan kedadeyan panyedhakan partikel-partikel padhet, sing saiki nampa bagean saka beban P. Banjur kita nduweni τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ ing ngendi σ yaiku tekanan total saka beban P, u tekanan banyu pori.
Tekanan banyu pori u gumantung marang sawetara faktor, kayata alur wektu konsolidasi, permeabilitas lemah, gedhéné beban lemah lan sapituruté. Kekuwatan geser lemah gumantung marang tekanan banyu pori lan paling gedhé nalika u=0, nalika konsolidasi lemah kedadeyan.
Aktivitas koloidal lemah
Unsur tahanan njero lemah kohesi lan gesekan bisa beda-beda lan gumantung banget marang gedhene partikel padhet lemah lan sipat plastisé. Kanggo nemtokake pengaruh kohesi marang tahanan gesekan njero saka lemah koheren, Skempton ngenalaké pangerten aktivitas koloidal lemah _K_P, sing dituduhaké dening rasio indeks plastisitas IP marang jumlahe partikel luwih cilik tinimbang 0,002 mm ing % bobot sakabèhé. Ing kéné diadopsi kritéria iki (gbr. 3):
Gbr. 3. Aktivitas koloidal lemah
Kanggo KP < 0,75 iku lempung ora aktif,
kanggo KP = 0,75 – 1,25 iku lempung normal,
kanggo Kp > 1,25 lempung aktif.
Kanthi nambahé KP, pengaruh kohesi saya gedhé dibandhingake karo gesekan njero saka lemah kohesif.
Kepekaan lemah
Yen ing lemah kohesif kita njupuk silinder kanthi diameter 3—3,4 cm lan dhuwuré ~ 5 cm banjur diwènèhi beban normal, ing wektu pecahé silinder bakal dipikolehi kekuwatan tekan lemah ing kahanan ora kaganggu σ__ₙ:
σn = P/A ing kp/cm2,
ing endi A iku irisan melintang silinder.
Sawise uji rampung, conto sing pecah dipindhah lan maneh digawe silinder kanthi dimensi sing padha, nganggo cetakan silinder sing padha, kanthi kadar banyune tetep kaya nalika uji sadurunge. Banjur, langsung sawise silinder sing wis diuleni kuwi digawe, ujine diulang maneh karo silinder mau, supaya dipikolehi kekuatan tekan lemah ing kahanan kaganggu σ__ₚ.
Sensitivitas (sensitivitas) S__ₜ yaiku perbandingan kekuwatan tekan ing kahanan ora keganggu marang kekuwatan tekan ing kahanan keganggu: St = σn/σp,
Miturut salah siji kriteria, kepekaan S__ₜ ditaksir kaya mangkene:
- kanggo S__ₜ = 1 — 2 yaiku sensitifitas lempung cilik,
- kanggo S__ₜ = 2 — 4 yaiku kepekaan lempung tingkat sedheng,
- kanggo S__ₜ = 4 — 8 ana kepekaan lempung sing gedhé,
- kanggo S__ₜ > 8 lempungé banget sensitif.
Ing alam kadadeyan yen amarga pengaruh mekanik, umpamané gempa, lemah lempung tiba-tiba ilang kekuwatane, banjur ing kahanan meneng bisa éntuk maneh. Sipat iki diarani tiksotropi lemah. Akeh lempung nduweni sipat tiksotropi nganti tingkat tartamtu. Ana kasus longsore lereng galian amarga metu saka lempung tiksotropi ing Norwegia, Swedia lan Finlandia, ing ngendi saka panyelidikan ditemokake ora ana owah-owahan kadar banyu lempung sajrone proses iki, yaiku kadar banyu lempung tetep ajeg sadurunge lan sawisé metu.