تنش موثر، Effective Stress

تنش موثر، Effective Stress

تنش موثر، Effective Stress

رابطه‌های تنش مؤثر در سال ۱۹۳۶ برای اولین بار توسط کارل فون ترزاقی، پیشنهاد شد. تنش مؤثر، تنشی است که به وسیله بدنه خاک تحمل می‌شود.

یک خاک می‌تواند به صورت ساختمان ذرات جامد که حفرات به هم پیوسته حاوی آب و یا هوا را محصور کرده‌اند، تجسم شود. برای محدوده‌ای از تنش که معمولا در عمل با آن مواجه می‌شویم، ذرات جامد منفرد و آب می‌تواند غیرقابل تراکم در نظر گرفته شود. از طرف دیگر هوا، به شدت تراکم‌پذیر است. حجم اسکلت خاک به عنوان حجم کل می‌تواند به سبب آرایش مجدد ذرات در موقعیت‌های جدید که عمدتا بر اثر غلتاندن و لغزش رخ می‌دهد، با تغییری متناسب با نیروهای عمل‌کننده بین ذرات، تغییر کند. تراکم واقعی ساختمان خاک به آرایش ساختاری ذرات جامد یعنی نسبت تخلخل، e، بستگی خواهد داشت. در یک خاک کاملا اشباع از آنجایی که آب غیرقابل تراکم در نظر گرفته می‌شود، کاهش در حجم تنها در صورتی امکان‌پذیر است که مقداری آب بتواند از حفرات خارج شود. در یک خاک خشک یا نیمه‌اشباع، کاهش حجم به دلیل فشرده‌سازی هوای درون حفرات و ایجاد دامنه‌ای برای بازآرایی مجدد ذرات، همیشه امکان‌پذیر است (یعنی پیش از این، خاک در متراکم‌ترین حالت خود نبوده است، e>emin)

اصل تنش موثر

اهمیت انتقال نیروها درون ساختمان خاک از ذره‌ای به ذره دیگر توسط ترزاقی (۱۹۴۳) شناسایی شد. ترزاقی اصل تنش موثر را به طور مستقیم بر اساس شواهد تجربی ارائه کرد. این اصل تنها برای خاک‌های اشباع به کار می‌رود و با سه تنش زیر مرتبط است:

  1. تنش نرمال کل (σ) بر یک صفحه درون توده خاک که نیرو در واحد سطح در جهت عمود در سراسر صفحه منتقل می‌شود، با این فرض که خاک یک ماده جامد (تک‌فازی) است.
  2. فشار آب منفذی (u) که فشار آب پرکننده فضای حفرات بین ذرات جامد است.
  3. تنش نرمال موثر ('σ) روی صفحه، نشان‌دهنده تنشی است که تنها از طریق ساختمان خاک جابجا می‌شود (یعنی نیروهای بین ذره‌ای).

رابطه سه تنش فوق به صورت زیر است:

σ='σ+u

منبع: کتاب مکانیک خاک، مولف: دکتر محمودرضا کی‌منش، دکتر سهیل قره

تهیه‌کننده: محبوبه پوریوسفی

دانشنامه: