Угол внутреннего трения - угол между осью нормальных напряжений и касательной к огибающей, проведенной в некоторой точке кривой прочности.
Угол внутреннего трения - характеризует сопротивление материала сдвигу под действием нормального (перпендикулярного) напряжения. То есть насколько материал способен сопротивляться сдвигу, когда на него действует внешнее давление. Это сопротивление обусловлено силами трения между частицами материала.
Сцепление и угол внутреннего трения являются параметрами, определяющие кривую предела прочности в критерии прочности Кулона.
Сцепление — это внутренняя прочность материала, связанная с силами, удерживающими частицы вместе, независимо от внешнего давления. В то время как угол внутреннего трения определяет сопротивление сдвигу, возникающее из-за трения между частицами, и зависит от нормального напряжения.
- Форма и текстура частиц:
- Грубозернистые материалы с угловатыми частицами, такие как гравий или крупный песок, обычно имеют высокий угол внутреннего трения, поскольку частицы зацепляются друг за друга, создавая высокое сопротивление сдвигу.
- Мелкодисперсные материалы, такие как глина, с более округлыми частицами и низким сцеплением, обычно имеют меньший угол внутреннего трения.
- Влажность: В сухих материалах силы трения максимальны, тогда как при насыщении водой трение уменьшается из-за смазочного эффекта воды, что снижает угол внутреннего трения.
- Плотность частиц: Чем ближе частицы расположены в материале, тем выше угол внутреннего трения, поскольку частицы оказывают большее сопротивление относительному смещению.
τ=σ∗tan(ϕ)
где τ - касательное напряжение (сила, действующая параллельно поверхности),
σ - нормальное напряжение (сила, действующая перпендикулярно поверхности),
ϕ - угол внутреннего трения
- Открытые трещины: Угол внутреннего трения определяется шероховатостью и характеристиками контактных поверхностей трещины. Для гладких, полированных трещин угол внутреннего трения будет низким, поскольку такие поверхности легко скользят друг по другу. Для более грубых поверхностей с угловатыми неровностями угол внутреннего трения может быть выше.
- Трещины с заполнителем: Если трещина заполнена рыхлым материалом, таким как песок или глина, угол внутреннего трения будет определяться свойствами этого материала и может быть достаточно высоким в случае грубозернистого или угловатого заполнителя.