Jei rišlų gruntą išpjausime cilindru ir jį veiks normalus slėgis P (pav. 1), cilindre atsiras nauji įtempiai, būtent vertikalusis slėgio įtempis σ ir horizontalusis kirpimo įtempis . Jei slėgį P palaipsniui didiname, po kurio laiko ant cilindro atsiras įstrižų plyšių, o netrukus po to cilindras lūš. Lūžio momentu cilindras būna nukirptas veikiant slėgiui P pagal mažiausio pasipriešinimo kirpimo plokštumą N-N.
Pav. 1. Slėgio poveikis iš koherentinio grunto išimtam cilindrui
Grunto pasipriešinimas, kurį ritinys suteikė prieš jėgos P poveikį lūžio momentu, vadinamas grunto šlyties pasipriešinimu, o plokštumos, kurioje pasipriešinimas mažiausias, nuolydžio kampas α horizontės atžvilgiu vadinamas mažiausio grunto šlyties pasipriešinimo plokštumos kampu.
Rišlaus grunto atsparumą šlyčiai sudaro du elementarieji pasipriešinimai: vidinė trintis tarp kietųjų dalelių ir kohezija, jungianti kietąsias daleles. Grunto šlyties stipris laikomas lygiu didžiausiam šlyties įtempiui lūžio momentu ir išreiškiamas lygtimi
τf = c + σ tg_φ_
kur: τf grunto šlyties stipris [kp/cm2],
c grunto kohezijа [kp/cm3],
σ normalinis grunto įtempis [kp/cm3],
φ vidinės grunto trinties kampas.
Aukščiau pateiktą dėsnį suformulavo prancūzas Coulomb 1785. metais. Pagal šį dėsnį tam tikram gruntui kohezijos c reikšmė yra pastovi ir nepriklauso nuo normalaus slėgio, o trinties pasipriešinimas σ tg_ϕ_ yra tiesiogiai proporcingas įtempimui σ. Iš tikrųjų kohezija e tam tikram gruntui nėra pastovi, bet ir ji tam tikru mastu priklauso nuo normalaus įtempimo σ, nes veikiant šiam slėgiui sumažėja vandens plėvelės, gaubiančios kietąsias daleles, storis ir dėl to kohezija padidėja. Coulombo dėsnis galioja laidžiams gruntams, kuriuose veikiant normaliam slėgiui porų vanduo išspaudžiamas be pasipriešinimo; tai būdinga žvyringam ir smėlėtam gruntui, tačiau taip nėra surišto grunto atveju, kuris yra mažai laidus, todėl porų vanduo sunkiai išspaudžiamas ir lieka kaip įtemptas porų vanduo veikiant apkrovai P.
Efektyvieji ir neutralieji įtempiai grunte
Pav. 2. Efektyvusis ir neutralusis įtempimas grunte
Jei į indo dugną įdedame grunto mėginį, pavyzdžiui, sauso smėlio, ir apkrauname jį kokia nors mase, pavyzdžiui, švino šratais, kurių svoris W, visą šios masės apkrovą priims tvirtosios grunto dalelės. Specifinis slėgis mėginio paviršiuje p0 = W/A kp/cm3, kur A yra mėginio skerspjūvio plotas, sukels mėginio sėdimą, t. y. jo poringumo sumažėjimą, tačiau taip pat sukels ir kitų fizinių mėginio savybių pokyčius, tokius kaip šlyties stiprio padidėjimą, suspaudžiamumo modulio padidėjimą ir kt. Slėgis, vyraujantis dalelių kontaktiniuose paviršiuose, vadinamas efektyviuoju arba intergranuliniu slėgiu σ’. Kai pasiekiama konsolidacija, t. y. kai mėginys nustoja sėsti veikiant apkrovai p0, efektyvusis slėgis yra lygus bendrajam specifiniam slėgiui, kuris vyrauja gylyje, kuriame gruntas nagrinėjamas. Šiuo atveju gylyje, po mėginio paviršiumi pav. 2 σ’ = W/A + hzγ , kur γ yra mėginio tūrinis svoris.
Tačiau jei mėginį inde vietoje švino šratų apkrausime vandeniu iki aukščio h, taip, kad jis užpildytų visas mėginio poras, vandens stulpelio slėgis virš mėginio hγw, kur γw yra vandens tūrinis svoris, nesukels mėginio sėdimo ir jo poringumo sumažėjimo, taip pat nepadidins jo šlyties stiprio ir suspaudžiamumo modulio. Todėl hidrostatinis slėgis hγw vadinamas neutraliuoju slėgiu. Neutralusis slėgis, žymimas u, perduodamas per mėginį visomis kryptimis vienodu intensyvumu. Šis slėgis nepadidins šlyties stiprio, nes pats vanduo neturi jokio šlyties stiprio.
Todėl efektyvusis slėgis σ’ perduodamas per kontakto paviršius tarp kietųjų grunto dalelių, o neutralusis slėgis u perduodamas per vandenį porose. Jei apatinė indo dalis užpildyta prisotintu grunto mėginiu, kurio tūrinis svoris yra γz, o virš mėginio paviršiaus iki N lygio indas užpildytas vandeniu, kurio tūrinis svoris yra γw, tai bendrasis slėgis σ bet kuriame mėginio taške bus σ = σ’ + u.
[[SK_PROTECTED_25_0]]?
kur σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Todėl bus σ’ = hz γ’
γ’ yra vandeniu prisotinto grunto tūrinis svoris.
Bendroji grunto šlyties stiprio lygtis
Jei surištą gruntą apkrausime apkrova P, ši apkrova sukels grunto sėdimą ir pirmiausia jos veikiamas iš porų bus išstumtas oras, todėl netrukus porose liks tik vanduo. Kadangi dėl menko surišto grunto vandens pralaidumo vanduo negali būti iš karto išspaustas, jis porose lieka kaip įtemptas vanduo ir iš pradžių perima visą išorinę apkrovą P. Tolimesniame laiko bėgyje, veikiant apkrovai P, iš porų pradedamas išspausti vanduo ir vyksta kietųjų dalelių suartėjimas, kurios dabar perima dalį apkrovos P. Tada turime τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ kur σ yra bendras slėgis nuo apkrovos P, u porų vandens slėgis.
Porinis vandens slėgis priklauso nuo daugelio veiksnių, tokių kaip konsolidacijos laiko eiga, grunto laidumas, grunto apkrovos dydis ir kt. Grunto šlyties stipris priklauso nuo porinio vandens slėgio ir yra didžiausias esant u=0, kai vyksta grunto konsolidacija.
Dirvožemio koloidinis aktyvumas
Dirvožemio vidinio pasipriešinimo elementai sanglauda ir trintis gali būti skirtingi ir labai priklauso nuo kietųjų dirvožemio dalelių stambumo ir jo plastiškųjų savybių. Siekdamas nustatyti sanglaudos įtaką, palyginti su koherentinio grunto vidinės trinties pasipriešinimu, Skemptonas įvedė dirvožemio koloidinio aktyvumo sąvoką _K_P, kuri išreiškiama plastiškumo indekso IP ir dalelių, mažesnių nei 0,002 mm, kiekio santykiu visos masės svorio procentais. Tuo remiantis priimtas toks kriterijus (pav. 3):
Pav. 3. Koloidinis dirvožemio aktyvumas
Kai KP < 0,75, moliai yra neaktyvūs,
kai KP = 0,75 – 1,25 yra normalios molio rūšys,
Kp > 1,25 aktyviojo molio.
Didėjant KP, kohezijos įtaka, palyginti su vidine koherentinio grunto trintimi, didėja.
Dirvožemio jautrumas
Jei koherentinėje grunto masėje išimame 3—3,4 cm cm aukščio ~ 5 cm skersmens cilindrą ir apkrauname jį normaliąja apkrova, cilindrui lūžtant gausime nesuardytos būsenos grunto gniuždymo stiprį σ__ₙ:
σn = P/A kp/cm2,
kur A yra cilindro skerspjūvis.
Pasibaigus bandymui, sulaužytą bandinį perkeliam ir iš jo vėl pagaminamas tokio paties dydžio cilindras, naudojant tą pačią cilindrinę formą, taip, kad jo drėgnis išliktų toks, koks buvo ankstesnio bandymo metu. Tada iš karto pagaminus permaišytą cilindrą bandymas su juo pakartojamas, kad būtų gautas dirvos gniuždymo stipris suardytoje būsenoje σ__ₚ.
Jautrumas (sensitivitetas) S__ₜ yra nepaliestos būsenos gniuždymo stiprio ir sutrikdytos būsenos gniuždymo stiprio santykis: St = σn/σp,
Pagal vieną kriterijų jautrumas S__ₜ vertinamas taip:
- es S__ₜ = 1 — 2 yra mažas molio jautrumas,
- kai S__ₜ = 2 — 4 molio jautrumas yra vidutinis,
- kai S__ₜ = 4 — 8 yra didelis molio jautrumas,
- kai S__ₜ > 8 yra pernelyg jautrus molis.
Gamtoje pasitaiko, kad dėl mechaninio poveikio, pavyzdžiui, žemės drebėjimo, molingas gruntas staiga praranda savo tvirtumą, o po to ramybės būsenoje ją vėl atgauna. Ši savybė vadinama grunto tiksotropija. Daugelis molių tam tikru mastu pasižymi tiksotropinėmis savybėmis. Žinomi skardžių šlaitų slinkimo atvejai dėl tiksotropinio molio ištekėjimo Norvegijoje, Švedijoje ir Suomijoje, kur tyrimais nustatyta, kad šio proceso metu molio drėgnumas nesikeitė, t. y. molio drėgnumas prieš ištekėjimą ir po jo buvo pastovus.