Wrijvingshoek

Wrijvingshoek, in het geotechnisch domein vaak aangeduid met phi' (phi prime), is een materiaaleigenschap die de bijdrage van interdeeltjesfrictie aan de schuifsterkte van los materiaal beschrijft. Het is een hoek die aangeeft hoe de shear strength zich verhoudt tot de effectieve normaaldruk op een potentieel misbaar vlak, onder gangbare toestand van het materiaal.

In de Mohr-Coulomb constitutieve relatie wordt de schuifsterkte vaak uitgedrukt als tau = c' + sigma' tan(phi'), waarbij tau de schuifsterkte is, sigma' de effectieve normale druk, en c' de cohesie. De wrijvingshoek phi' is daarmee de hoek waaronder de lineaire relatie tussen schuif- en normaalspanning beduidend is; een grotere phi' betekent een sterker materiaal bij dezelfde confining pressure, los van cohesie.

Phi' wordt bepaald met laboratoriumproeven zoals directe schuiftesten, triaxiale compressie en eenvoudige schuiftesten, waaruit de helling van de reconstructie van de Schoeisel- of Mohr-constructie wordt afgeleid. Het is bovendien afhankelijk van de toestand van het materiaal: stoffen met verschillende korrelgrootteverdeling, dichtheid, vochtgehalte en belaste geschiedenis kunnen verschillende phi' vertonen.

Typische waarden variëren per materiaal: zand heeft meestal een phi' in de orde van 25° tot 40° (afhankelijk van dichtheid en waterinhoud), terwijl klei en silt vaak lagere phi' vertonen en de totale sterkte deels door cohesie wordt bepaald. Bij rotsmaterialen en kalksoorten kan de definitie van de wrijvingshoek ook optreden als hoek van frictie op bot- of scheurvlakken, met afhankelijkheid van het contactoppervlak en vochtigheid.

Wrijvingshoek is een kernparameter bij slope stability, funderingsontwerp en aarddrukberekeningen. Een beter begrip van phi' faciliteert realistische schattingen van schuifsterkte onder verschillende belastingtoestanden.