Fenomén dilatance půdy popisuje změnu objemu pozorovanou u zrnitých materiálů při vystavení smyku. Tento efekt poprvé vědecky popsal Osborne Reynolds v letech 1885-86.
Na rozdíl od většiny ostatních pevných materiálů má zhutněný granulovaný materiál tendenci expandovat ( expandovat v objemu) při stříhání. To pochází ze zapletení zrn v zhutněném stavu: tato zrna proto nemají možnost přeskupit se jednoduchým posouváním. Když je shluk zrn naložen, existuje fenomén vyklenutí mezi sousedními zrny, který způsobí expanzi vzorku. Na druhou stranu se při stlačení zpočátku sypkého zrnitého materiálu začne místo stlačení roztahovat a zhutňovat . Granulovaný materiál se říká, že se rozšiřuje, pokud se jeho objem zvětšuje při zvyšujícím se střihu, a smršťuje se, pokud se jeho objem zmenšuje se zvyšujícím se střihem.
Expanze je vlastnost společná pro půdy a písky . Vidíme jeho projev ve stopách, které zanecháváme při chůzi v písku. Otisk se rozšiřuje, jak schne a voda pórů vyplňuje prostor mezi zrnky písku.
Dilataci je předmětem studia pro rheologists , ale je součástí obecnějšího oblasti mechaniky zemin .
Fenomén dilatance lze pozorovat při jednoduchém smykovém testu na hustém vzorku písku. V počátečních stádiích deformace zkreslení snižuje relativní změnu objemu; ale když se napětí blíží své špičkové hodnotě, relativní změna objemu se opět zvyšuje. Zatlačením smyku dostatečně daleko, půdní vzorek nakonec zabírá větší objem, než původně zabíral.
Relativní nárůst objemu je velmi závislý na hustotě půdy: obecně platí, že čím je vzorek půdy hustší, tím citlivější je změna objemu. Rovněž bylo pozorováno, že úhel vnitřního tření se zmenšuje se snižováním účinného normálního napětí .
Vztah mezi dilatancí a vnitřním třením je někdy ilustrován obrazem „pilovitého“ modelu, kde je úhel dilatance analogický s úhlem zubů s horizontálou. Na základě takového modelu je možné ukázat, že pro neroztaženou zeminu je zdánlivý vnitřní úhel tření roven úhlu roztažení plus úhel tření.
Dilatance vysvětluje, že úhel vnitřního tření se zvyšuje s rychlostí zadržování půdy, dokud nedosáhne maxima (vrcholové hodnoty), ale pak se náhle sníží: toto zhroucení vnitřního tření dilatačních písků je bezpodmínečně nutné vzít v úvahu. účet v konstrukcích (násypy, mola a základy nebo tunely).