Lamun dina taneuh kabeungkeut urang motong silinder sarta nempatkeunna dina pangaruh tekanan normal P (gbr. 1), dina silinder bakal mucunghul tegangan anyar, nyaéta tegangan tekanan vertikal σ jeung tegangan geser horisontal . Lamun tekanan P laun-laun ditambahan, sanggeus sababaraha waktu bakal mucunghul retakan miring dina silinder, tuluy langsung silinder bakal pegat. Dina momen pegatna silinder geus ngageser ku pangaruh tekanan P sapanjang bidang geser pangtahan leutik N-N.
Gmbr. 1. Pangaruh tekanan kana silinder anu dikaluarkeun tina taneuh koherén
Tahanan taneuh anu dipasrahkeun ku silinder ngalawan pangaruh gaya P dina saat pegat disebut tahanan geser taneuh, sarta sudut α tina kamiringan bidang tahanan panghandapna ka horisontal disebut sudut bidang tahanan geser taneuh panghandapna.
Tahanan geser tina taneuh kabeungkeut diwangun ku dua tahanan unsur: gesekan jero antara partikel padet jeung kohési anu ngabeungkeut partikel padet. Kakuatan geser taneuh diasumsikeun sarua jeung tegangan geser panggedéna dina mangsa pegat sarta dinyatakeun ku persamaan
τf = c + σ tg_φ_
di mana: τf kakuatan geser taneuh [kp/cm2],
c kohési taneuh [kp/cm3],
σ tegangan normal taneuh [kp/cm3],
φ sudut gesekan jero taneuh.
Rumus di luhur dipasihkeun ku urang Prancis Coulomb 1785. taun. Numutkeun rumus ieu, pikeun taneuh nu tangtu kohési c téh konstan jeung henteu gumantung kana tekanan normal, sedengkeun tahanan gesek σ tg_ϕ_ saimbang langsung jeung tegangan σ. Sabenerna kohési e henteu konstan pikeun taneuh nu tangtu, tapi ogé dina kadar tangtu gumantung kana tegangan normal σ, sabab dina pangaruh tekanan éta kandelna lapisan cai anu ngurilingan partikel padet ngurangan sarta ku kituna kohési nambahan. Rumus Coulomb lumaku pikeun taneuh nu permeabel, dina mana dina pangaruh tekanan normal cai tina pori-pori dikaluarkeun tanpa tahanan, nu mangrupa kaayaan taneuh karikil jeung keusik, tapi lain kaayaan taneuh kabeungkeut, anu permeabilitasna leutik, ku sabab éta cai tina pori-pori hésé dikaluarkeun jeung nyésa minangka cai pori anu katekan dina pangaruh beban P.
Tegangan efektif jeung nétral dina taneuh
Gbr. 2. Tegangan éféktif jeung netral dina taneuh
Lamun dina dasar wadah urang nempatkeun sampel taneuh, contona keusik garing, sarta dibéré beban ku hiji massa, contona pelor timah beurat W, sakabéh beban tina beurat ieu bakal ditanggung ku partikel padet taneuh. Tekanan spésifik dina permukaan sampel p0 = W/A dina kp/cm3, di mana A mangrupa luas penampang sampel, bakal nyababkeun pangleyungan sampel, nyaéta ngurangan porositasna, tapi ogé bakal nyababkeun parobahan dina sipat fisik séjén tina sampel saperti ningkatna kakuatan geser, ningkatna modulus mampet, jeung sajabana. Tekanan anu lumangsung dina permukaan kontak antara partikel disebut tekanan éféktif atawa tekanan intergranular σ’. Nalika konsolidasi geus kahontal, nyaéta nalika sampel eureun leyur di handapeun beban p0, tekanan éféktif sarua jeung tekanan spésifik total anu aya dina jero tempat taneuh éta diamati. Dina hal ieu, dina jero handapeun beungeut sampel dina gbr. 2 σ’ = W/A + hzγ dimana γ mangrupa beurat volume sampel.
Sanajan kitu lamun conto dina wadah, tibatan ku timah keprok, urang bebankeun ku cai nepi ka jangkungna h, kalayan cai éta ngeusian sakabéh pori conto, tekanan kolom cai di luhur conto hγw, dimana γw nyaéta beurat volumetrik cai, moal nyababkeun conto ngaleyur atawa ngurangan porositasna, sarta moal nambahan kakuatan geserna atawa modulus komprésibilitasna. Ku sabab éta tekanan hidrostatik hγw disebut tekanan nétral. Tekanan nétral nu ditandaan ku u diteruskeun ngaliwatan conto dina sagala arah kalayan inténsitas sarua. Tekanan ieu moal nyababkeun paningkatan kakuatan geser, sabab cai sorangan teu miboga kakuatan geser naon-naon.
Ku kituna tekanan éféktif σ’ ditransmisikeun ngaliwatan beungeut kontak antara partikel-partikel padet taneuh, sedengkeun tekanan nétral u ditransmisikeun ngaliwatan cai dina pori. Lamun bagian handap wadah dieusian ku sampel taneuh jenuh anu beurat volumena γz, sarta di luhur beungeut sampel nepi ka tingkat N wadah dieusian ku cai anu beurat volumena γw, mangka tekanan total σ dina titik mana waé dina sampel bakal σ = σ’ + u.
Dina jero hz, di handapeun permukaan conto, tekanan efektif bakal σ = σ’ - u
dina mana σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Ku kituna bakal σ’ = hz γ’
γ’ nyaéta beurat volume taneuh anu beuleum dina cai.
Persamaan umum kakuatan geser taneuh
Lamun taneuh nu kabeungkeut dibéré beban P, beban ieu bakal nyababkeun pangendapan taneuh sarta mimitina hawa tina pori-pori bakal kaperes kaluar ku pangaruhna, sahingga teu lila deui dina pori ngan ukur cai anu kari. Ku sabab leutikna daya tembus cai dina taneuh kabeungkeut, cai teu bisa langsung kaluar, jadi tetep aya minangka cai nu kacekel dina pori-pori sarta dina awalna nampa sakabéh beban luar P. Dina waktu salajengna, dina pangaruh beban P cai mimiti kaperes kaluar tina pori-pori sarta lumangsung ngadeukeutanana partikel-partikel padet, anu ayeuna nampa sabagian beban P. Dina kaayaan ieu urang boga τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ di mana σ nyaéta tekanan total tina beban P, u tekanan cai pori.
Tekanan cai pori u gumantung kana sababaraha faktor, saperti lalakon waktu konsolidasi, kamampuh nembus taneuh, gedéna beban taneuh, jst. Kakuatan geser taneuh gumantung kana tekanan cai pori jeung éta panggedéna pikeun u=0, nalika konsolidasi taneuh lumangsung.
Aktivitas koloid taneuh
Unsur tahanan jero taneuh kohési jeung gesekan bisa béda-béda sarta kacida gumantungna kana ukuran partikel padet taneuh jeung sipat plastisna. Pikeun nangtukeun pangaruh kohési dina hubungan jeung tahanan gesekan jero taneuh kohérén, Skempton ngenalkeun konsép kagiatan koloidal taneuh _K_P, anu dipidangkeun ku babandingan indéks plastisitas IP kana jumlah partikel nu leuwih leutik ti 0,002 mm dina % beurat sakabéh massa. Dina éta ditarima kriteria ieu (gbr. 3):
Sl. 3. Kagiatan koloid taneuh
Pikeun KP < 0,75 téh lempungna henteu aktif,
pikeun KP = 0,75 – 1,25 nyaéta lempung normal,
pikeun Kp > 1,25 lempung aktif.
Kalawan naékna KP, pangaruh kohési nambahan dibandingkeun jeung gesekan internal tina taneuh koherén.
Sensitipitas taneuh
Lamun dina taneuh kohérén urang ngaluarkeun silinder diaméter 3—3,4 cm jangkungna ~ 5 cm sarta dibéré beban normal, dina waktos ruksakna silinder urang bakal meunang kakuatan teken taneuh dina kaayaan teu kaganggu σ__ₙ:
σn = P/A dina kp/cm2,
di mana A nyaéta penampang silinder.
Sanggeus uji réngsé, sampel anu pegat dipindahkeun sarta silinder kalayan diménsi anu sarua didamel deui, maké cetakan silinder anu sarua, kalayan syarat kalembabanana tetep sarua jeung nalika uji saméméhna. Teras, langsung sanggeus silinder anu geus diuleni didamel, uji diulangan deui kana éta, supaya kahontal kakuatan tekanan taneuh dina kaayaan kaganggu σ__ₚ.
Kahareupna (sensitivitas) S__ₜ nyaéta babandingan kakuatan teken dina kaayaan teu kaganggu jeung kakuatan teken dina kaayaan kaganggu: St = σn/σp,
Numutkeun hiji kritéria, sénsitipitas S__ₜ ditaksir kieu:
- pikeun S__ₜ = 1 — 2 nyaéta sensitipitas lempung anu leutik,
- pikeun S__ₜ = 2 — 4 mangrupa sensitipitas sedeng tina lempung,
- pikeun S__ₜ = 4 — 8 aya sénsitipitas liat anu luhur,
- pikeun S__ₜ > 8 nyaéta lempung anu peka teuing.
Di alam kajadian yén alatan pangaruh mékanis, misalna lini, taneuh liat ngadadak leungit kakuatanana, tuluy dina kaayaan istirahat meunang deui. Sipat ieu disebut tiksotropi taneuh. Seueur lempung miboga sipat tiksotropi dina kadar tangtu. Dipikawanoh kasus longsorna lamping galian alatan ngalirna lempung tiksotropi di Norwégia, Swédia, jeung Finlandia, dimana tina panalungtikan kabuktian yén teu aya parobahan kalembaban lempung salila prosés ieu, nyaéta kalembaban lempung tetep sarua saméméh jeung sanggeus ngalir.