مستخدم:Mohammad Hijjawi/مسودة مقال سويل ميكانيكس الجزء العاشر

الجزء العاشر

تصرف الاجهاد: القوة واللصلابة

تحدد قوة قص وصلابة التربة اما ستكون التربة مستقرة أو كم سوف يكون مقدار التشوه. معرفة القوة ضرورية لتحديد ما إذا كان الميل سيكون مستقرا, أو إذا كان المبنى أو الجسر سيهبط بعمق شديد في الأرض، وايضا الضغوط الحدية على الجدار الاستنادي. من المهم التمييز بين فشل عنصر التربة وفشل تركيب جيوتقني (مثال: أساسات مبنى, أو ميل, أو جدار استنادي): قد تصل بعض عناصر التربة إلى ذروتها قبل هبوط المنشأة. ويمكن استخدام معايير مختلفة لتحديد "قوة القص" و "نقطة الغلة" لعنصر من عناصر التربة من منحنى الإجهاد والانفعال. يمكن للمرء تعريف ذروة قوة القص بذروة منحنى الإجهاد والانفعال, أو قوة القص في الحالة الحرجة بالقيمة بعد انفعالات كبيرة عندما تثبت قيمة مقاومة الاجهاد. إذا كان منحنى الإجهاد والانفعال لا يستقر قبل نهاية اختبار قوة القص، يمكن اعتبار "القوة" في بعض الأحيان بمقاومة القص عندما يكون الانفعال بين 15% - 20%. تعتمد قوة قص التربة على عوامل كثيرة تشمل الإجهاد الفعال ونسبة الفراغات.

وتعد صلابة القص مهمة, على سبيل المثال: لتقييم حجم تشوهات الأساسات والمنحنيات قبل الكسر ولأنه يرتبط بسرعة موجة القص. ويسمى الميل الأولي الخطي تقريبا، الجزء من موقع إجهاد القص كدالة من سلالة القص بمعامل القص.

الاحتكاك و التشابك و التمدد.

التربة عبارة عن مجموعة من الجسيمات التي تحتوي على القليل أو لا تحتوي على الأسمنت بينما الصخور (مثل الحجر الرملي) قد تتكون من مجموعة من الجسيمات التي يتم تثبيتها بقوة بواسطة روابط كيميائية. وترجع قوة القص في التربة أساسيا إلى الاحتكاك بين الجسيمات، فإن مقاومة القص على متن المستوى هي نسبية تقريبا مع الإجهاد العمودي الفعال على ذلك المستوى. وبالتالي فإن زاوية الاحتكاك الداخلي ترتبط ارتباطا وثيقا بأقصى زاوية انحدار مستقرة، وغالبا ما تسمى زاوية الإعادة.

ولكن بالإضافة إلى الاحتكاك، تستمد التربة مقاومة قص كبيرة من تشابك الحبيبات. إذا كانت الحبيبات معبأة بكثافة، فأن الحبيبات تميل إلى أن تنتشر عن بعضها البعض لأنها تخضع لانفعال القص. وقد سمي توسع مصفوفة الجسيمات بسبب القص بالإيساع من قبل أوسبورن رينولدز. إذا أخذنا بعين الاعتبار الطاقة المطلوبة لقص تجمع من الجسيمات هناك مدخلات طاقة من قبل قوة القص، تأخذ الرمز ق, تقطع مسافة س, وهناك أيضا مدخلات طاقة من قبل القوة العادية، تأخذ الرمز ع, كما تتوسع العينه مسافة ف. وبسبب الطاقة الإضافية المطلوبة للجسيمات حتى تتوسيع ضد الضغوط المحصور، فان التربة المتوسعة لديها ذروة قوة أكبر من التربة الانكماشية. وعلاوة على ذلك، كلما تمددت حبيبات التربة الموسعة, فإنها تصبح أكثر مرونة (تزداد نسبة الفراغات)، وينخفض معدل التمدد حتى يصل إلى النسبة الحرجة للفراغات. وتصبح التربة التمشابكة أكثر كثافة لأنها تتعرض للقطع، وينخفض معدل انكماشها حتى تصل إلى النسبة الحرجة للفراغات.

ويعتمد ميل التربة إلى التمدد أو الانكماش بشكل أساسي على الضغط المحصور ونسبة الفراغات للتربة. يكون معدل التمدد مرتفع إذا كان الضغط المحصور صغير ونسبة الفراغات صغيرة. ويكون معدل الانكماش مرتفع إذا كان الضغط المحصور كبير ونسبة الفراغات كبيرة. وكتقريب أولي، يتم فصل مناطق الانكماش والتمدد عن طريق خط الحالة الحرجة.