Ścinanie w gruncie polega na przesunięciu (poślizgu) jednej części ośrodka gruntowego w stosunku do pozostałej. Warunkiem powstania poślizgu wzdłuż określonej powierzchni jest przekroczenie oporu gruntu przez składową ścinająca.
Powierzchnia/płaszczyzna ścięcia jest to powierzchnia po której przesunie się grunt pod wpływem przekroczenia naprężeń granicznych scinających
Wytrzymałością gruntu na ścinanie nazywamy opór, jaki stawia grunt naprężeniom stycznym w rozpatrywanym punkcie ośrodka. Po pokonaniu oporu ścinania następuje poślizg pewnej części gruntu w stosunku do pozostałej.
Najstarszą i do dzisiaj stosowaną formułą określającą zjawisko ścięcia gruntu jest warunek podany przez Coulomba w 1773 roku:
w którym:
tf - wytrzymałość na ścinanie [kPa],
sn - naprężenia normalne do płaszczyzny ścinania [kPa],
F - kąt tarcia wewnętrznego [o] ,
c - spójność [kPa].W przypadku ścinania gruntów o strukturze ziarnistej mamy do czynienia z oporem tarcia suwnego i obrotowego. Opór ten nazywamy oporem tarcia wewnętrznego. Wielkość ta zależy od rodzaju gruntu (wymiaru i kształtu ziaren, pochodzenia gruntu). Dla danego gruntu wartość tarcia wewnętrznego zależy od: porowatości, wilgotności, ciśnienia wody w porach.
Spójność gruntu (kohezja) jest to opór gruntu stawiany siłom zewnętrznym wywołany wzajemnym przyciąganiem się cząstek składowych gruntu. Występuje w gruntach spoistych. Zależy od średnicy ziaren, wilgotności, genezy i składu mineralnego.
W sensie matematycznym równanie Coulomba jest równaniem prostej nachylonej pod kątem tarcia wewnętrznego F do osi odciętych i wyznaczającej na osi rzędnych wartość oporu spójności c.
Rys. 1. Proste Coulomba, wytrzymałość gruntu na ścinanie
Tarcie wewnętrzne – opór powstający między elementami jednego ciała. W ciele stałym tarcie jest uzależnione od właściwości tłumiących, natomiast w płynach od lepkości. Opory tarcia wewnętrznego wynikają z istnienia sił kohezji i zależą od swobody przemieszczania się tych cząsteczek.
W obliczeniach stateczności uwzględnia się:
ciężar gruntu w korpusie nasypu, wykopu, zbocza
ciężar gruntu w podłożu
obciążenie naziomu
obciążenie wywołane wodą filtrującą przez korpus nasypu, wykopu, podłoża
ciśnienie wody w porach
bezpośrednie parcie wody na elementy uszczelniające nasypu piętrzącego
inne obciążenia
Osiadanie początkowe Si wynikające z postaciowych odkształceń nasyconego ośrodka gruntowego, najczęściej w warunkach przyrostuciśnienia porowego
Osiadanie konsolidacyjne Sc wynikające z rozpraszania powstałejpo przyłożeniu obciążenia nadwyżkiciśnienia porowego
Ściśliwość wtórna (pełzanie) Ss wynikająca z plastycznych odkształceń szkieletugruntowego pod wpływem naprężeniaefektywnego