土中水壓之爭(zhēng)與水壓率理論

土中水壓之爭(zhēng)

與

水壓率理論方玉樹(shù)（解放軍后勤工程學(xué)院）問(wèn)：土中水應(yīng)力（與應(yīng)力同量綱的孔隙水壓力）如何確定？引言土木工程和市政工程廣泛涉及孔隙水壓力或與孔隙水壓力有關(guān)的問(wèn)題。目前，人們對(duì)一些與孔隙水壓力相關(guān)的議題存在著爭(zhēng)論或不完全清楚，存在著爭(zhēng)論的議題是：細(xì)粒土中水對(duì)結(jié)構(gòu)物的浮力在按阿基米德定律計(jì)算后要不要折減？《巖土工程勘察規(guī)范》規(guī)定：浮力“在原則上應(yīng)按設(shè)計(jì)水位計(jì)算，對(duì)粘土當(dāng)有經(jīng)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定?！币詶l文說(shuō)明對(duì)此規(guī)定做了如下解釋：“地下水對(duì)基礎(chǔ)的浮力可用阿基米德原理計(jì)算。這一原理對(duì)滲透系數(shù)很低的粘土來(lái)說(shuō)也應(yīng)是適用的，但有實(shí)測(cè)資料表明，粘土中基礎(chǔ)所受到的浮力往往小于水柱高度。由于折減缺乏必要的理論依據(jù)，很難確切定量，故規(guī)定只有在具有地方經(jīng)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)時(shí)方可進(jìn)行一定的折減?！?引言《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》只要求對(duì)砂類土、碎石類土按計(jì)算水位的100%計(jì)算浮力，而對(duì)粉土和粘性土是否按計(jì)算水位的100%計(jì)算浮力未作要求。由此可見(jiàn)，當(dāng)前的困惑在于折減符合實(shí)際，但不符合阿基米德定律或者說(shuō)與現(xiàn)有孔隙水壓力計(jì)算方法不協(xié)調(diào)，不折減符合阿基米德定律也與現(xiàn)有孔隙水壓力計(jì)算方法協(xié)調(diào)，但不符合實(shí)際。引言計(jì)算土的有效自重應(yīng)力時(shí)水位以下土的重度是否一律取浮重度？通常的做法是一律取浮重度，一些土力學(xué)教科書（如趙明華主編的《土力學(xué)與基礎(chǔ)工程》）認(rèn)為，一般應(yīng)取浮重度，但計(jì)算不透水層（例如只含結(jié)合水的堅(jiān)硬粘土層）中某點(diǎn)的自重應(yīng)力時(shí)，由于不透水層中不存在水的浮力，水位以下土的重度應(yīng)取飽和重度。根據(jù)目前普遍采用的土的浮重度和飽和重度的關(guān)系式，按浮重度計(jì)算和按飽和重度計(jì)算的結(jié)果有近一倍的差別。引言土壓力計(jì)算時(shí)是水土分算還是水土合算？《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》的意見(jiàn)是水土分算（或水土分算，有經(jīng)驗(yàn)時(shí)可水土合算）（據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》之條文說(shuō)明，上海、廣州有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也持這種意見(jiàn)）。引言《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》的意見(jiàn)是水土合算（據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》之條文說(shuō)明，深圳、湖北有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也持這種意見(jiàn)），《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》之條文說(shuō)明對(duì)此規(guī)定作了如下解釋：按有效應(yīng)力原理應(yīng)進(jìn)行水土分算，這種方法概念比較明確，但粘性土孔隙水壓力往往難以確定，故采用水土合算，這種方法低估了水壓力的作用，對(duì)此應(yīng)有足夠認(rèn)識(shí)?！督ㄖ吰鹿こ碳夹g(shù)規(guī)范》意見(jiàn)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定是水土分算還是水土合算，這種意見(jiàn)對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)時(shí)如何計(jì)算沒(méi)有說(shuō)明。0引言根據(jù)目前孔隙水壓力和豎向有效自重應(yīng)力（或浮重度）計(jì)算方法，水土分算的墻背土壓力強(qiáng)度明顯大于水土合算的墻背土壓力強(qiáng)度。動(dòng)水頭范圍內(nèi)是否一律考慮滲透力？《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》和《滑坡防治工程勘察規(guī)范》認(rèn)為應(yīng)一律考慮滲透力；《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》和《港口工程地基規(guī)范》認(rèn)為有滲流時(shí)應(yīng)考慮滲透力；湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院編寫的《邊坡工程地質(zhì)》認(rèn)為對(duì)透水性較強(qiáng)的土體應(yīng)考慮滲透力，對(duì)相對(duì)不透水的土體可不考慮滲透力。重慶《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》以10-7m/s為界.0引言網(wǎng)上的兩個(gè)問(wèn)題：基巖區(qū)地下室抗浮水位怎么提？側(cè)墻背后可能滲水。提與不提、提多提少犯難上部20米厚飽水砂土、下部5米厚粘性土。砂土降水后，粘性土是回彈了還是壓縮了？引言上述議題中一些觀點(diǎn)或做法都有一定的道理，卻顯然是不一致的，按現(xiàn)有的規(guī)則是不可調(diào)和的。不完全清楚的議題是：為什么細(xì)砂和粉砂最易發(fā)生流土和振動(dòng)液化？為什么包括潛蝕和流土的滲流破壞會(huì)在水力坡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1的情況下發(fā)生，又會(huì)在水力坡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1的情況下也不發(fā)生？引言為了減少與孔隙水壓力有關(guān)的力學(xué)計(jì)算中的矛盾并對(duì)與孔隙水壓力有關(guān)的變形破壞問(wèn)題作出較為合理的解答，本人提出了水壓率理論。水壓率理論是關(guān)于水壓原理及其應(yīng)用的理論。第一部分水壓率理論概要方玉樹(shù).水下土力學(xué)若干問(wèn)題[C].后勤工程學(xué)院第三屆科學(xué)報(bào)告會(huì)宣讀論文匯編.1991.方玉樹(shù).飽和土孔隙水壓力及有關(guān)土體變形破壞問(wèn)題的研究[A].后勤工程學(xué)院學(xué)報(bào)[J].1993（2）.方玉樹(shù).基于水壓率討論土中孔隙水壓力及有關(guān)問(wèn)題[A].巖土工程界[J].2007（5）.方玉樹(shù).水壓率理論被推翻了嗎[A].巖土工程界[J].2007（11）.方玉樹(shù).水壓率理論釋疑[A].巖土工程界[J].2008（4）.方玉樹(shù).土的有效應(yīng)力和有效自重應(yīng)力[A].巖土工程界[J].2009（1）.方玉樹(shù).土的有效應(yīng)力原理相關(guān)問(wèn)題的討論[A].巖土工程界[J].2009（5）.方玉樹(shù)．關(guān)于“關(guān)于有效應(yīng)力原理的幾個(gè)問(wèn)題”的討論．巖土工程學(xué)報(bào)．待刊．

1建立水壓率理論的基礎(chǔ)

1.1孔隙水壓力是單位面積土截面上的水壓力為使土的力學(xué)問(wèn)題能用連續(xù)體力學(xué)解決，必須把土看成連續(xù)體，也就是說(shuō)，在土力學(xué)中，無(wú)論是應(yīng)力還是滲流，都有在土截面上各種組分（顆粒、結(jié)合水、自由水和氣體）之間取平均的含義。因此，某點(diǎn)的滲透速度是單位面積土截面的流量（而不是實(shí)際流速）；某點(diǎn)的某種應(yīng)力（如剪應(yīng)力、總應(yīng)力、有效應(yīng)力）是單位面積土截面上的某種力（如剪力、總壓力、有效壓力）。與應(yīng)力同量綱的孔隙水壓力（即孔隙水應(yīng)力）既與滲流一樣來(lái)源于孔隙水，又和有效應(yīng)力一樣來(lái)源于土中的某一組成部分，理應(yīng)定義為單位面積土截面上的水壓力。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.2孔隙水壓力（及總應(yīng)力、有效應(yīng)力、剪應(yīng)力）所涉及的截面是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面土體的變形源于顆粒之間的相對(duì)位移，因此，孔隙水壓力（及總應(yīng)力和有效應(yīng)力）所涉及的截面應(yīng)是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面。這樣的截面性質(zhì)才符合土的變形破壞特點(diǎn)。顯然，假想平面中的各種組分之間（顆粒之間、結(jié)合水之間、自由水之間和氣體之間）接觸面積是這個(gè)曲面中的相應(yīng)組分之間（顆粒之間、結(jié)合水之間、自由水之間和氣體之間）接觸面積在這個(gè)平面上的投影面積。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.2孔隙水壓力（及總應(yīng)力、有效應(yīng)力、剪應(yīng)力）所涉及的截面是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面平面上的力與曲面上的力的關(guān)系是：平面上的總壓力是曲面上全部力（包括壓力和剪力）在平面上的法向分量總和；平面上的水壓力是曲面上全部水力（水壓力）在平面上的法向分量總和；平面上的有效壓力是曲面上全部有效力（包括有效壓力和剪力）在平面上的法向分量總和；平面上的剪力是曲面上全部力（包括壓力和剪力）在平面上的切向分量總和。議論平面上的力與曲面上的力的關(guān)系并不表示某種應(yīng)力（孔隙水應(yīng)力及總應(yīng)力、有效應(yīng)力、剪應(yīng)力）是通過(guò)曲面上的力算出的，這樣做既不可能也完全沒(méi)有必要。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.3結(jié)合水不傳遞水壓力結(jié)合水不能傳遞靜水壓力的陳述由來(lái)已久，但相關(guān)文獻(xiàn)沒(méi)有具體說(shuō)明理由。本人認(rèn)為，無(wú)論是在靜止條件下還是在滲流條件下，結(jié)合水都不能傳遞水壓力，理由是：1.實(shí)驗(yàn)室里固態(tài)的無(wú)裂隙飽和重塑粘土樣不含自由水而只含結(jié)合水。當(dāng)它受壓時(shí)，我們既不能見(jiàn)到水從土中流出，也不能測(cè)出水壓力或壓力水頭。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.3結(jié)合水不傳遞水壓力2.粘土中顆粒被結(jié)合水包圍，顆粒之間并不接觸，如果結(jié)合水能傳遞水壓力，那么，土中顆粒均處于懸浮狀態(tài)，粘土對(duì)任何接觸面產(chǎn)生的壓力都是水壓力，其側(cè)壓力系數(shù)為1，其有效應(yīng)力始終為0，粘土滲透固結(jié)無(wú)法進(jìn)行。這顯然與實(shí)際不符。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.3結(jié)合水不傳遞水壓力3.粘土中顆粒被結(jié)合水包圍而互不接觸，當(dāng)結(jié)合水能傳遞水壓力時(shí)，粘土就成了一種密度比自由水大的流體。如果粘土已經(jīng)是一種流體，哪還需要?jiǎng)澐謭?jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑狀態(tài)和用以劃分這些狀態(tài)的液性指數(shù)呢？如果粘土已經(jīng)是一種流體，哪還有什么粘土基坑底突的現(xiàn)象發(fā)生呢？如果粘土已經(jīng)是一種流體，哪還有什么粘土中的滲透問(wèn)題呢？如果粘土已經(jīng)是一種流體，為什么作為流體的水和泥漿都具有浮力而粘土不具有浮力呢？1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.3結(jié)合水不傳遞水壓力4.如果結(jié)合水能傳遞水壓力，那么不含自由水的黏土層就永遠(yuǎn)有水壓力作用。不含自由水的黏土邊坡穩(wěn)定性計(jì)算要考慮水壓力。不含自由水的黏土邊坡?lián)跬两Y(jié)構(gòu)和位于不含自由水的黏土層中的基礎(chǔ)及洞室支護(hù)結(jié)構(gòu)要承受水壓力，且邊坡越高，基礎(chǔ)和洞室埋置越深，承受的水壓力越大。這顯然與實(shí)際不符。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.3結(jié)合水不傳遞水壓力5.設(shè)想從土中提取一個(gè)粘粒，此時(shí)，該顆粒仍然被一層厚度可大于顆粒的結(jié)合水包圍，而結(jié)合水表面是封閉的曲面，不僅傾斜，而且有的朝上有的朝下，朝上朝下的情況還隨顆粒翻轉(zhuǎn)而變化。雖然由顆粒和結(jié)合水組成的單元（膠團(tuán)）小到讓我們?nèi)庋劭床灰?jiàn)，但事實(shí)就是如此。因此，它的水位面是不存在的，從而壓力水頭是不存在的。1建立水壓率理論的基礎(chǔ)1.3結(jié)合水不傳遞水壓力6.水往低處流（準(zhǔn)確地說(shuō)，是水從高水位往低水位流動(dòng)）是水受重力控制的必然結(jié)果，結(jié)合水不受重力控制因而是不能流動(dòng)的。有人認(rèn)為結(jié)合水雖不能流動(dòng)但能傳遞水壓力。這樣的水是不存在的，壓力水頭是總水頭的一個(gè)組成部分，當(dāng)土體中水能傳遞水壓力時(shí)，在不同位置可以形成壓力水頭差，當(dāng)壓力水頭差造成總水頭差（當(dāng)位置水頭差為0時(shí)，壓力水頭差等于總水頭差）時(shí)水就會(huì)流動(dòng)。這就是說(shuō)，具有不能流動(dòng)性質(zhì)的水必然不能傳遞水壓力。2水壓原理2.1孔隙水壓力的表達(dá)

在顆粒之間通過(guò)的截面上，自由水所占的面積無(wú)論有多大總是小于截面總面積。因此，根據(jù)上述定義，孔隙水壓力應(yīng)用下式表達(dá)：

式中為壓力水頭，是單位面積土截面上自由水所占面積，也即在同等壓力水頭下土中某面所受到的孔隙水壓力與該面在完全暴露于水體中時(shí)所受到的水壓力（即水力學(xué)上的水壓強(qiáng)，以下簡(jiǎn)稱水體水壓力）之比，稱水壓率。2水壓原理2.2水壓率的分析2水壓原理2.2水壓率的分析

不同的土有不同的水壓率。對(duì)于由粗粒構(gòu)成的土，截面面積由顆粒之間接觸面積和自由水所占面積構(gòu)成，而顆粒之間接觸面積最多只占截面面積的百分之幾，因此水壓率接近于1，在計(jì)算孔隙水壓力時(shí)將水壓率取1不會(huì)造成大的誤差。2水壓原理2.2水壓率的分析對(duì)于由細(xì)粒構(gòu)成的土（純細(xì)粒土），除了顆粒和自由水，還有結(jié)合水。結(jié)合水不能傳遞靜水壓力，它包圍著細(xì)小顆粒，與所包圍的顆粒一起組成膠團(tuán)。孔隙水壓力涉及的截面應(yīng)是在膠團(tuán)之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面，截面面積由膠團(tuán)之間接觸面積和自由水所占面積構(gòu)成。

2水壓原理2.2水壓率的分析對(duì)于由粗粒和細(xì)粒共同構(gòu)成的土，孔隙水壓力涉及的截面應(yīng)是在顆粒之間、膠團(tuán)之間及顆粒與膠團(tuán)之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面，截面面積由顆粒之間接觸面積、膠團(tuán)之間接觸面積、顆粒與膠團(tuán)之間接觸面積和自由水所占面積構(gòu)成。在這些組成部分中，顆粒接觸面積所占比例很小（比純粗粒土中的還要?。?，可以忽略不計(jì)；因公共結(jié)合水的存在，膠團(tuán)之間接觸面積所占比例通常不能忽略，在顆粒組成固定的條件下隨結(jié)合水膜的變薄而增大。

2水壓原理2.2水壓率的分析因此，截面總面積幾乎等于結(jié)合水所占面積與自由水所占面積之和也即孔隙所占面積。這樣，水壓率幾乎等于自由水所占面積與孔隙所占面積之比.這樣，水壓率幾乎等于自由水所占面積與孔隙所占面積之比。因結(jié)合水所占面積比例通常大于0，故水壓率通常小于1。當(dāng)孔隙完全被結(jié)合水充填即無(wú)自由水時(shí)，水壓率為0。2水壓原理凡影響自由水所占面積與孔隙所占面積之比的因素都影響土的水壓率，因自由水所占面積與結(jié)合水所占面積互補(bǔ)，也可以說(shuō)，凡影響結(jié)合水所占面積與孔隙所占面積之比的因素都影響土的水壓率。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，土的水壓率是隨空間位置和方向變化的，并在固結(jié)過(guò)程中隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小。為使涉及孔隙水壓力的問(wèn)題能夠或易于求解，可在一定的空間和時(shí)間范圍內(nèi)將水壓率視為一個(gè)常量。2水壓原理在固結(jié)過(guò)程中，相鄰膠團(tuán)接觸方向上一部分弱結(jié)合水受壓被迫轉(zhuǎn)移至相鄰膠團(tuán)不接觸的方向上使后一方向上一部分弱結(jié)合水因厚度過(guò)大不再受電引力控制而轉(zhuǎn)化為自由水。這種轉(zhuǎn)化雖然會(huì)使結(jié)合水體積減小，但不會(huì)使水壓率增加，原因是：在固結(jié)過(guò)程中，相鄰膠團(tuán)接觸面積一直在增加，也就是說(shuō)，自由水所占面積一直在減小。2水壓原理凡影響自由水所占面積與孔隙所占面積之比的因素都影響土的水壓率，因自由水所占面積與結(jié)合水所占面積互補(bǔ)，也可以說(shuō)，凡影響結(jié)合水所占面積與孔隙所占面積之比的因素都影響土的水壓率。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，土的水壓率是隨空間位置和方向變化的，并在固結(jié)過(guò)程中隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小。為使涉及孔隙水壓力的問(wèn)題能夠或易于求解，可在一定的空間和時(shí)間范圍內(nèi)將水壓率視為一個(gè)常量。2水壓原理在固結(jié)過(guò)程中，相鄰膠團(tuán)接觸方向上一部分弱結(jié)合水受壓被迫轉(zhuǎn)移至相鄰膠團(tuán)不接觸的方向上使后一方向上一部分弱結(jié)合水因厚度過(guò)大不再受電引力控制而轉(zhuǎn)化為自由水。這種轉(zhuǎn)化雖然會(huì)使結(jié)合水體積減小，但不會(huì)使水壓率增加，原因是：在固結(jié)過(guò)程中，相鄰膠團(tuán)接觸面積一直在增加，也就是說(shuō)，自由水所占面積一直在減小。2水壓原理土的水壓率是對(duì)土的水壓性的度量。土的水壓性是指土能夠受到一定水壓的性能。顯然，土的水壓性同透水性和給水性一樣是土的重要的水理性質(zhì)，土的水壓率同滲透系數(shù)和給水度一樣是土的重要的水理性質(zhì)指標(biāo)。水壓率的變化規(guī)律同滲透系數(shù)和給水度既有相似性又有差異性（見(jiàn)表1）。水壓原理

2.3水壓率的確定

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,室內(nèi)試驗(yàn)(對(duì)純細(xì)粒土采用第2式，對(duì)其它土均采用第一式)

2水壓原理2.4孔隙水壓力的變化規(guī)律孔隙水壓力可在0和水體水壓力之間取值。顯然，粗粒土的水壓率大于細(xì)粒土，故在同等壓力水頭下，粗粒土的孔隙水壓力也大于細(xì)粒土。當(dāng)給水度接近于0時(shí)，因水壓率接近于0，故孔隙水壓力接近于0；當(dāng)給水度接近于孔隙度時(shí)，因水壓率接近于1，故孔隙水壓力接近于水體水壓力。當(dāng)土體由若干水平層狀土層組成時(shí)，孔隙水壓力的變化可因各層土的水壓率不同而在各層交界處不連續(xù)，當(dāng)上層土的水壓率大于下層土的水壓率時(shí)上層土的孔隙水壓力可以大于下層土的孔隙水壓力。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.1浮力地下水在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)豎直柱狀結(jié)構(gòu)物和以地表為頂面的豎直柱狀土體的浮力等于作用在結(jié)構(gòu)物和土體底面上的總孔隙水壓力，據(jù)此可得下式：2與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.1浮力當(dāng)結(jié)構(gòu)物和土體位于地表水位面以下而地下水與地表水連通、水位相同時(shí)，水在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)結(jié)構(gòu)物和土體的浮力等于作用在結(jié)構(gòu)物和土體底面上的總孔隙水壓力與作用在結(jié)構(gòu)物和土體頂面上的總水體水壓力之差，當(dāng)結(jié)構(gòu)物和土體頂面水平時(shí)，據(jù)此可得下式：2與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.1浮力當(dāng)結(jié)構(gòu)物和土體位于地表水位面以下而地下水與地表水不連通時(shí)，地表水是作用在結(jié)構(gòu)物和土體上方的荷載，水在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)結(jié)構(gòu)物和土體的浮力也即地下水在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)結(jié)構(gòu)物和土體的浮力，應(yīng)按下式計(jì)算：2與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.1浮力由此可見(jiàn)，地下水或涉及地下水的水對(duì)結(jié)構(gòu)物和土體的浮力與土的水壓率有關(guān)，隨水壓率的減小而減小，在上方無(wú)地表水或雖有地表水但與地下水不連通時(shí)可減至0，在上方有與地下水連通、與地下水水位相同的地表水時(shí)可減至負(fù)值。阿基米德定律是上述公式在水壓率為1時(shí)的結(jié)果，是地下水浮力規(guī)律的特殊情形。只有在水壓率接近于1時(shí)，浮力才能按阿基米德定律計(jì)算。2與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.1浮力土層表面水壓率可通過(guò)孔隙水壓力測(cè)定的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)模型試驗(yàn)由（1）式確定，也可按下列室內(nèi)試驗(yàn)方法粗略確定：將試樣置于內(nèi)部橫截面與試樣橫截面相同的容器中，在試樣頂面加一層水，測(cè)定試樣底面孔隙水壓力，由（1）式計(jì)算水壓率。需要注意的是，試驗(yàn)中所測(cè)孔隙水壓力應(yīng)是穩(wěn)定值。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.2有效應(yīng)力太沙基提出的飽和土有效應(yīng)力公式如下：

式中為有效應(yīng)力，為總應(yīng)力。需要說(shuō)明的是，式中應(yīng)理解為本文所定義的孔隙水壓力。根據(jù)（7）式和（1）式，當(dāng)孔隙水壓力因水壓率接近于0而接近于0時(shí)，有效應(yīng)力接近于總應(yīng)力。這時(shí)，有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)也必然接近于總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。當(dāng)土體由若干水平層狀土層組成時(shí)，有效應(yīng)力的變化可因各層土的水壓率不同而在各層交界處不連續(xù)。

3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.2有效應(yīng)力有效應(yīng)力定義為單位面積土截面上的顆粒間壓力是不嚴(yán)密的。按照這樣的定義，黏土的有效應(yīng)力因顆粒不接觸而為0。有效應(yīng)力應(yīng)定義為單位面積土截面上的顆粒或膠團(tuán)間壓力。（11）式成立的條件是孔隙水壓力是中性應(yīng)力。當(dāng)顆粒周圍無(wú)結(jié)合水時(shí)，與自由水接觸的是顆粒，而顆粒的壓縮性遠(yuǎn)小于由顆粒和顆粒間孔隙組成的骨架的壓縮性，故孔隙水壓力是中性應(yīng)力。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.2有效應(yīng)力當(dāng)顆粒周圍有結(jié)合水時(shí)，與自由水接觸的是由顆粒和結(jié)合水組成的膠團(tuán)。因弱結(jié)合水的極限厚度遠(yuǎn)大于強(qiáng)結(jié)合水，極弱結(jié)合水的極限厚度遠(yuǎn)大于較弱結(jié)合水，所以，當(dāng)相鄰膠團(tuán)接觸處為強(qiáng)結(jié)合水甚至為較弱結(jié)合水時(shí)，膠團(tuán)間孔隙已無(wú)自由水（即膠團(tuán)間已無(wú)孔隙）。因此，膠團(tuán)的壓縮性遠(yuǎn)小于由膠團(tuán)和膠團(tuán)間孔隙組成的骨架的壓縮性，由此可見(jiàn)，孔隙水壓力仍是中性應(yīng)力。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.2有效應(yīng)力需要指出的是：在固結(jié)過(guò)程中，因一部分結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，膠團(tuán)體積也會(huì)減小。但這種體積減小不是在膠團(tuán)質(zhì)量保持不變的條件下進(jìn)行而是伴隨著膠團(tuán)質(zhì)量的減小，它與膠團(tuán)接觸壓力大小有關(guān)而與膠團(tuán)所受水壓大小無(wú)關(guān)，因而不是膠團(tuán)在水壓作用下的壓縮。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.3有效自重應(yīng)力和浮重度

根據(jù)土的有效應(yīng)力表達(dá)式，土的豎向有效自重應(yīng)力是豎向總自重應(yīng)力與孔隙水壓力之差，因此，當(dāng)把土體視為半無(wú)限空間體時(shí)，多層土體中某點(diǎn)的豎向有效自重應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算：

3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.3有效自重應(yīng)力和浮重度上式可改寫為

3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.3有效自重應(yīng)力和浮重度土的浮重度是用于計(jì)算土的有效自重或有效自重應(yīng)力的，它同頂面與水位面平齊的土柱高度之積必須等于該土柱的有效重量（即浮重），否則它就沒(méi)有任何意義。由此，根據(jù)上式，計(jì)算點(diǎn)以上水位面以下某層土的浮重度為3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題

3.3有效自重應(yīng)力和浮重度該式說(shuō)明，某層土的浮重度與有效自重應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)所在土層的水壓率有關(guān)，計(jì)算點(diǎn)未確定時(shí)，各層土的浮重度均未確定。當(dāng)計(jì)算點(diǎn)處的水壓率很小時(shí)，計(jì)算點(diǎn)以上各層土的浮重度接近飽和重度，自重應(yīng)力按浮重度計(jì)算和按飽和重度計(jì)算并無(wú)明顯差別。太沙基浮重度公式（或取飽和重度與水重度之差的公式）是上式在計(jì)算點(diǎn)所在土層的水壓率為1時(shí)的結(jié)果，是上式的特殊情形。只有在有效自重應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)所在土層的水壓率接近于1時(shí)，浮重度才能按太沙基公式（或取飽和重度與水重度之差的公式）計(jì)算。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.3有效自重應(yīng)力和浮重度土的浮重度受控于有效自重應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)所在土層的水壓率，意味著同一種土不具有同一個(gè)浮重度，確定的土不具有確定的浮重度，浮重度不是土的物理性質(zhì)指標(biāo)，僅僅是有效自重應(yīng)力計(jì)算中所用的一個(gè)與重度同量綱的參數(shù)。事實(shí)上，根據(jù)物理學(xué)原理，即使設(shè)想有效自重應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)總是僅僅涉及水壓率近似為1的土或均質(zhì)土，土也不存在一個(gè)真正的浮重度。

3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.3有效自重應(yīng)力和浮重度確定（包括含水率也確定）的土同有確定的質(zhì)量密度一樣有確定的重度，土的干重度和飽和重度是該土在含水率取最小值和最大值時(shí)重度的最小值和最大值。水位面以下土體的有效重量（浮重）不是該土固有的重量。有質(zhì)量密度才有相應(yīng)的重度，沒(méi)有質(zhì)量密度就沒(méi)有相應(yīng)的重度。浮質(zhì)量密度是不存在的，因而浮重度也是不存在的。雖然某些教科書把土的浮質(zhì)量密度定義為單位體積土中顆?？鄢w積水質(zhì)量后的質(zhì)量（或顆粒有效質(zhì)量），但這種定義的物理含義是不清楚的。計(jì)算土的有效自重應(yīng)力并不是非有浮重度這個(gè)參量不可。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.4土壓力土壓力在原則上應(yīng)按水土分算方法計(jì)算，土壓力應(yīng)為側(cè)向有效土壓力與側(cè)向總孔隙水壓力之和。上述兩項(xiàng)的大小均隨土的水壓率變化。當(dāng)土的水壓率很小時(shí)，孔隙水壓力接近于0，土的豎向有效自重應(yīng)力接近于豎向總自重應(yīng)力，有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)接近于總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，有效土壓力系數(shù)接近于總土壓力系數(shù)，這樣，側(cè)向有效土壓力接近于側(cè)向總土壓力，側(cè)向總孔隙水壓力接近于0，故按水土分算方法計(jì)算的土壓力接近于按水土合算方法計(jì)算的土壓力。此時(shí)，可以按水土合算方法計(jì)算土壓力。當(dāng)土的水壓率較大時(shí)，按水土合算方法計(jì)算土壓力是不恰當(dāng)?shù)模瑧?yīng)采用水土分算方法。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.5

滲透力根據(jù)（1）式推導(dǎo)，土中滲透力公式如下：

由此可知，土中滲透力與土的水壓率成正比，當(dāng)水壓率很小時(shí)，滲透力很小，考慮和不考慮滲透力結(jié)果相差很小。目前我們所用的公式是上式在水壓率為1時(shí)的結(jié)果，是上式的特殊情形。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.6固結(jié)系數(shù)

土的固結(jié)系數(shù)是一維固結(jié)微分方程中的系數(shù)。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.6固結(jié)系數(shù)粘性土的水壓率明顯小于1，忽略水壓率將導(dǎo)致固結(jié)沉降量理論值偏小即達(dá)到某一固結(jié)度的固結(jié)時(shí)間理論值偏長(zhǎng)，水壓率越低，偏長(zhǎng)越多。3與孔隙水壓力有關(guān)的若干土力學(xué)計(jì)算問(wèn)題3.7貯水率

土的貯水率是壓力水頭減小單位長(zhǎng)度時(shí)單位體積土釋放的水量。在忽略水的脹縮性時(shí)，土的貯水率為

是土的彈性系數(shù)?，F(xiàn)在所用的公式是上式在土的水壓率為1時(shí)的結(jié)果。上式說(shuō)明，土的貯水率不僅與土的彈性系數(shù)有關(guān)，還與土的水壓率有關(guān)，彈性系數(shù)較大的土也可能有較小的貯水率。因粘性土的水壓率小于無(wú)粘性土的水壓率，故當(dāng)粘性土的彈性系數(shù)與無(wú)粘性土的彈性系數(shù)相同時(shí)粘性土的貯水率小于無(wú)粘性土的貯水率。4與孔隙水壓力有關(guān)的若干土體變形破壞問(wèn)題4.1滲流破壞當(dāng)水力坡度超過(guò)某一值時(shí)，滲流力將使土產(chǎn)生滲流破壞，或潛蝕，或流土。當(dāng)水流垂直向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，滲流破壞臨界水力坡度為

現(xiàn)在的公式是上式在水壓率為1時(shí)的結(jié)果。需要指出的是，在用上式分析潛蝕時(shí)，式中的重度和水壓率不應(yīng)是土體的重度和水壓率，而應(yīng)是由粗粒間細(xì)粒和水構(gòu)成的土管的重度和水壓率。潛蝕與流土不同，是土體中粗粒間細(xì)粒的流動(dòng)即土管物質(zhì)的流動(dòng)。4與孔隙水壓力有關(guān)的若干土體變形破壞問(wèn)題4.1滲流破壞因土的水壓率可從近于1變化到近于0，土管的重度可從近于自由水重度的2倍變化到近于其1倍，所以，包括流土和潛蝕的滲流破壞既可能在水力坡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1的情況下發(fā)生，又可能在水力坡度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1的情況下也不發(fā)生。對(duì)具備潛蝕內(nèi)在條件的土體來(lái)說(shuō)，由于土管的重度總是小于土的重度，潛蝕臨界水力坡度總是小于流土臨界水力坡度即潛蝕比流土易于發(fā)生，也就是說(shuō)，具備潛蝕內(nèi)在條件的土不會(huì)未經(jīng)潛蝕而直接發(fā)生流土。細(xì)砂和粉砂既難以具備潛蝕內(nèi)在條件又因有很大的水壓率而有很小的流土臨界水力坡度，因而最易發(fā)生流土。4與孔隙水壓力有關(guān)的若干土體變形破壞問(wèn)題4.2振動(dòng)液化

土的振動(dòng)液化是土在受到振動(dòng)時(shí)喪失抗剪強(qiáng)度的結(jié)果。振動(dòng)時(shí)的孔隙水壓力是初始孔隙水壓力和振動(dòng)引起的超孔隙水壓力之和，而水壓率影響初始孔隙水壓力的大小。因此，在其它條件相同時(shí)，水壓率越大，液化越易發(fā)生。

細(xì)砂和粉砂既因有較低的滲透系數(shù)而不易排水又有很大的水壓率，其孔隙水壓力最容易積累到很高的值，所以最易發(fā)生振動(dòng)液化。4與孔隙水壓力有關(guān)的若干土體變形破壞問(wèn)題4.3基坑底突

在水位面以下的承壓含水層頂板中開(kāi)挖基坑，需要判斷頂板厚度減至某一值時(shí)底突是否會(huì)發(fā)生。底突發(fā)生臨界頂板厚度為現(xiàn)在所用的公式是上式在水壓率為1時(shí)的結(jié)果。上式說(shuō)明，含水層的水壓率越小，基坑底突越難發(fā)生。因含水層頂板的水壓率為0或近于0，故基坑底突總是從含水層頂板的底面開(kāi)始而不可能從頂板內(nèi)部某處開(kāi)始。因粘性土的水壓率小于無(wú)粘性土的水壓率，故在同等條件下粘性土承壓含水層的頂板作坑底時(shí)比無(wú)粘性土承壓含水層的頂板較難發(fā)生底突。4與孔隙水壓力有關(guān)的若干土體變形破壞問(wèn)題4.3基坑底突隧道中的突水也與含水層（體）的水壓率有關(guān)，含水層（體）的水壓率越小，隧道突水越難發(fā)生。5飽和巖體和破壞面的水壓率5.1飽和巖體水壓率的粗略確定方法對(duì)無(wú)裂隙和空洞的飽和巖體，孔隙水壓力涉及的截面上固體所占面積比例已經(jīng)不能忽略。當(dāng)在顆粒之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面中顆粒之間膠結(jié)或聯(lián)結(jié)面積所占的比例大到與任意平面上固體部分面積所占的比例相當(dāng)時(shí)，水壓率在數(shù)值上接近于巖體的給水度（無(wú)結(jié)合水時(shí)接近于巖體的孔隙度）；當(dāng)在顆粒之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面中顆粒之間膠結(jié)或聯(lián)結(jié)面積所占的比例沒(méi)有大到與任意平面上固體部分面積所占的比例相當(dāng)時(shí)，其水壓率小于飽和土體的水壓率而大于給水度。5飽和巖體和破壞面的水壓率5.1飽和巖體水壓率的粗略確定方法被多方向的密集裂隙分割得很破碎的巖體類似于純粗顆粒土，水壓率可取1。對(duì)有空洞的巖體和不屬于上述情形的有裂隙巖體，因?yàn)榭斩春土严兜乃畨郝逝c巖石的水壓率差別顯著（前者可達(dá)到1，后者可小到0），所以，就巖體中的某個(gè)面而言，其空間位置、規(guī)模及方向不同都會(huì)導(dǎo)致其裂隙和空洞占有率不同，從而導(dǎo)致水壓率不同。因此，水壓率取值需要仔細(xì)研究，區(qū)分情況取值。5飽和巖體和破壞面的水壓率5.1飽和巖體水壓率的粗略確定方法巖體與結(jié)構(gòu)物的接觸面無(wú)膠結(jié)時(shí)，該接觸面相當(dāng)于裂隙面，其水壓率為1；有膠結(jié)時(shí)，其水壓率與內(nèi)部水壓率相當(dāng)，此時(shí)，若直接與結(jié)構(gòu)物接觸的巖體較薄而其水壓率低于其下方巖體的水壓率，則應(yīng)校核由上方巖體與結(jié)構(gòu)物構(gòu)成的組合體的抗浮穩(wěn)定性。對(duì)巖體，雖然浮力計(jì)算依然采用前述方法，但抗浮驗(yàn)算需要考慮巖體抗拉強(qiáng)度。對(duì)有膠結(jié)或結(jié)晶聯(lián)結(jié)的巖體與結(jié)構(gòu)物的接觸面有膠結(jié)的情況，抗浮驗(yàn)算也需要考慮接觸面的抗拉強(qiáng)度。5飽和巖體和破壞面的水壓率5.2破壞面的水壓率

堅(jiān)硬的飽和土體中的破壞面（剪裂面和拉裂面）就是一種裂隙面，因強(qiáng)結(jié)合水和較弱結(jié)合水厚度很小而剪脹效應(yīng)和伸長(zhǎng)效應(yīng)使原膠團(tuán)間距離增大，故破壞面的水壓率將增大；土的稠度越高，破壞面的水壓率增大越多。對(duì)有結(jié)晶聯(lián)結(jié)的飽和土體，破壞面上固體所占面積比例減至0，因而水壓率增大更多。實(shí)際上，在破壞面形成前的剪切和拉伸變形中，剪切面和拉伸面及其附近受剪受拉區(qū)域的水壓率就已經(jīng)增大了。破壞面水壓率增大機(jī)制也適用于巖土體與結(jié)構(gòu)物接觸面受剪受拉變成的破壞面。６對(duì)網(wǎng)友問(wèn)題的回答根據(jù)前面的論述,可以回答網(wǎng)友犯難的一個(gè)問(wèn)題:為使浮力計(jì)算比較合理,基巖區(qū)地下室抗浮水位怎么提?浮力不僅與水位有關(guān),更與浮力計(jì)算方法有關(guān)或者說(shuō)與水壓率取值有關(guān).要使浮力計(jì)算比較合理,不僅抗浮水位要提得合理，而且水壓率取值也要合理，后者與設(shè)計(jì)方案（是否現(xiàn)澆＼是否做墊層）有關(guān)６對(duì)網(wǎng)友問(wèn)題的回答上部20米厚飽水砂土、下部5米厚粘性土。砂土降水后，粘性土是回彈了還是壓縮了？可以計(jì)算有效應(yīng)力．有效應(yīng)力與粘性土水壓率有關(guān)，水壓率很低時(shí)，有效應(yīng)力降低，粘性土回彈；水壓率很高時(shí)，有效應(yīng)力提高，粘性土壓縮．７幾種與孔隙水壓力有關(guān)的不正確設(shè)想７.1第一種設(shè)想第一種設(shè)想是土中孔隙水壓力、浮力和滲透力按一般方法計(jì)算后乘以孔隙度進(jìn)行折減。這種設(shè)想不正確的原因是：（1）孔隙水壓力所涉及的截面是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面，這個(gè)面上的孔隙面積率幾乎為1而遠(yuǎn)大于孔隙度；（2）孔隙中的結(jié)合水不傳遞水壓力。７幾種與孔隙水壓力有關(guān)的不正確設(shè)想７.2第二種設(shè)想第二種設(shè)想是土中孔隙水壓力、浮力和滲透力按一般方法計(jì)算后乘以給水度進(jìn)行折減。這種設(shè)想不正確的原因是：孔隙水壓力所涉及的截面是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面，這個(gè)面上的自由水面積率大于給水度。正因?yàn)槿绱耍煌軐?shí)度的純粗粒土雖然有不同的給水度，但壓力水頭不變情況下的孔隙水壓力是相同的。７幾種與孔隙水壓力有關(guān)的不正確設(shè)想７.3第三種設(shè)想第三種設(shè)想是浮力和滲透力隨滲透系數(shù)的減小而減小。這種設(shè)想不正確的原因是：（1）孔隙水壓力所涉及的截面是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面而滲透系數(shù)所涉及的截面是穿過(guò)顆粒和膠團(tuán)的截面；（2）壓力水頭不變情況下的孔隙水壓力與滲透系數(shù)沒(méi)有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同粒徑和密實(shí)度的純粗粒土雖然滲透系數(shù)有很大差別，但壓力水頭不變情況下的孔隙水壓力是相同的。７幾種與孔隙水壓力有關(guān)的不正確設(shè)想７.4第四種設(shè)想第四種設(shè)想是總應(yīng)力和有效應(yīng)力、孔隙水壓力的關(guān)系用下式表達(dá)：

這種設(shè)想不正確的原因是：（1）孔隙水壓力、總應(yīng)力和有效應(yīng)力是單位面積土截面上的相應(yīng)類型壓力；（2）孔隙水壓力、總應(yīng)力和有效應(yīng)力所涉及的截面是在顆粒（或膠團(tuán)）之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面，這個(gè)面上的孔隙面積率幾乎為1而遠(yuǎn)大于孔隙度；（3）孔隙中的結(jié)合水不傳遞水壓力。７幾種與孔隙水壓力有關(guān)的不正確設(shè)想７.5第五種設(shè)想第五種設(shè)想是：土體受浮力作用實(shí)際上是土體中顆粒受浮力作用，因此土體所受浮力應(yīng)按下式計(jì)算：

這種設(shè)想不正確的原因是：（1）計(jì)算浮力的目的是將物體所受浮力與原有重力作比較或通過(guò)物體原有重力與浮力之差求浮重，因此浮力和原有重力必須指的是同一個(gè)物體。在土力學(xué)計(jì)算中，這個(gè)物體指的是土體而非土體中的顆粒（或膠團(tuán)），因?yàn)樵兄亓赐恋闹囟榷峭林蓄w粒的重度計(jì)算。故浮力是土體所受浮力而非土體中顆粒（或膠團(tuán)）所受浮力；（2）土體所受浮力不等于土體中顆粒所受浮力，因?yàn)榭紫吨械乃ńY(jié)合水和自由水）也受浮力作用（當(dāng)孔隙中有氣體時(shí)，它也受浮力作用）；（3）當(dāng)有結(jié)合水時(shí)土體浮重不等于土體中顆粒浮重，因?yàn)榻Y(jié)合水所受浮力小于自身重力。８水壓率理論的工程應(yīng)用大學(xué)城重慶師范大學(xué)體育館重慶主城區(qū)排水工程——雞冠石污水處理廠泵房基坑第二部分水壓率理論反響與釋疑重慶會(huì)議06年3月全國(guó)第五次地質(zhì)災(zāi)害防治學(xué)術(shù)大會(huì)會(huì)議全是大會(huì)報(bào)告，沒(méi)有安排討論時(shí)間桂林工學(xué)院一教授很感興趣，索要資料杭州會(huì)議06年12月，中國(guó)建筑學(xué)會(huì)工程勘察分會(huì)舉辦巖土工程中的地下水問(wèn)題專題研討會(huì)安排的半天討論，主要討論水壓率理論，毀譽(yù)參半，我對(duì)各種疑問(wèn)都做了解答。討論是由一位大師引起的。西安會(huì)議07年12月建設(shè)部建筑技術(shù)教育中心在西安舉辦建設(shè)部發(fā)布的《建筑工程勘察技術(shù)措施》培訓(xùn)班。由我主講。借此機(jī)會(huì)，介紹了水壓率理論，也介紹了一位教授的質(zhì)疑文章和我的釋疑文章。反響很好。宋林輝等撰文應(yīng)用和例證南京大學(xué)土木工程學(xué)院博士宋林輝等人在學(xué)術(shù)期刊《工程勘察》08年第6期、１０年９期發(fā)表２篇文章，介紹了在黏土地基上的基礎(chǔ)抗浮模型試驗(yàn)，應(yīng)用和例證了水壓率理論。他說(shuō)：“根據(jù)方玉樹(shù)提出的水壓率概念，本次試驗(yàn)所得黏土地基在與基礎(chǔ)接觸處的水壓率為0.6。”，另一次試驗(yàn)為０．７２李廣信撰文質(zhì)疑李廣信先后在《巖土工程界》、《巖土工程學(xué)報(bào)》發(fā)表４篇文章對(duì)此提出質(zhì)疑。李廣信——清華大學(xué)教授、中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)土力學(xué)與巖土工程分會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)第一篇:有效應(yīng)力原理能夠推翻嗎2007（7）.第二篇：對(duì)“基于水壓率討論孔隙水壓力及有關(guān)問(wèn)題”一文的討論2007（9）.第三篇:再議水壓率2008（2）.此三篇已匯入著作《巖土工程５０講——巖壇漫話》中第四篇：關(guān)于有效應(yīng)力原理的幾個(gè)問(wèn)題。巖土工程學(xué)報(bào)。２０１１年（２）李廣信撰文質(zhì)疑李廣信在第一篇文章開(kāi)頭還引述了唐詩(shī):李杜文章在，光焰萬(wàn)丈長(zhǎng)；不知群兒愚，那用故謗傷；蚍蜉撼大樹(shù)，可笑不自量。李廣信撰文質(zhì)疑李廣信說(shuō):“這是唐朝中后期文學(xué)家韓愈對(duì)某些人對(duì)于李白和杜甫兩個(gè)詩(shī)壇巨匠的一些非議所作的嚴(yán)肅批評(píng)。其實(shí)這也是我們對(duì)于一個(gè)領(lǐng)域的‘權(quán)威’的態(tài)度問(wèn)題：可以超越，但不可以無(wú)視；可以無(wú)畏，但不可以無(wú)知?！崩顝V信撰文質(zhì)疑李廣信說(shuō)：“近年來(lái)，筆者所見(jiàn)到國(guó)內(nèi)與有效應(yīng)力原理相悖的文章（發(fā)表與未發(fā)表）有多篇，這些文章……實(shí)際上是在有意或者無(wú)意推翻或者改寫有效應(yīng)力原理。……還有一位更徹底，他認(rèn)為水壓力只與土內(nèi)的自由水有關(guān)，應(yīng)當(dāng)表示為[1]（方玉樹(shù)文章）……有效應(yīng)力原理在土力學(xué)園地里不象一條小樹(shù)枝，幾個(gè)螞蟻就可以將其搬走。它象‘李杜文章’一樣是一棵大樹(shù)，要撼倒它首先要解決其無(wú)數(shù)的主根和根系，……?！崩顝V信撰文質(zhì)疑李廣信說(shuō)：“拜讀了方玉樹(shù)先生的文章，他提出了新穎而大膽的模型和論點(diǎn)，并在所提模型的基礎(chǔ)上，對(duì)經(jīng)典土力學(xué)學(xué)科的主要課題進(jìn)行了系統(tǒng)的改造，正如恩格斯所說(shuō)：‘不動(dòng)則已，一動(dòng)至少就要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)完整的體系’。李廣信還說(shuō)：“如果水壓率理論得到證實(shí)，那它可能是土力學(xué)百年來(lái)最重要的前進(jìn)和發(fā)展?！蔽业幕貞?yīng)采用兩種回應(yīng)方式，區(qū)分學(xué)術(shù)與非學(xué)術(shù)問(wèn)題。在學(xué)術(shù)刊物回應(yīng)學(xué)術(shù)上的質(zhì)疑，不談與學(xué)術(shù)無(wú)關(guān)的問(wèn)題。以別的方式批評(píng)學(xué)閥作風(fēng)，不談學(xué)術(shù)之爭(zhēng)。方玉樹(shù).水壓率理論被推翻了嗎[A].巖土工程界[J].2007（11）.方玉樹(shù).水壓率理論釋疑[A].巖土工程界[J].2008（4）方玉樹(shù).土的自重應(yīng)力和有效自重應(yīng)力.巖土工程界.2009（1）方玉樹(shù).土的有效應(yīng)力原理相關(guān)問(wèn)題的分析.巖土工程界.2009（5）方玉樹(shù)．關(guān)于“關(guān)于有效應(yīng)力原理的幾個(gè)問(wèn)題”的討論．巖土工程學(xué)報(bào)．待刊．方玉樹(shù)．巖土工程研究中科學(xué)精神與科學(xué)方法的缺失問(wèn)題．工程勘察．２０１１（１０）．外界反映重慶勘察界一位教授級(jí)高工說(shuō)：“他惱羞成怒”重慶勘察界另一位教授級(jí)高工說(shuō)：“他搞人身攻擊”重慶勘察界一位總工專門郵購(gòu)刊登爭(zhēng)論文章的刊物的那幾期廣州某設(shè)計(jì)院院長(zhǎng)說(shuō)我在文章中直呼其名,膽子真大。我的評(píng)論：在文章中直呼其名是正常的。馬克思恩格斯真是我等共產(chǎn)黨員的同志，但不稱同志，如李廣信的第二篇文章。李廣信的道歉及與我的合作李廣信在第三篇文章中說(shuō)：“可能傷害了方先生，對(duì)此表示深深的歉意。”幾個(gè)回合結(jié)束以后，08年8月，李廣信與我合作的經(jīng)歷網(wǎng)友反映１２００下載２００留言1水壓率理論不與地基預(yù)壓滲透固結(jié)效果等七個(gè)方面的事實(shí)矛盾李廣信教授認(rèn)為，按照水壓率理論，地基預(yù)壓滲透固結(jié)所能達(dá)到的最大效果就是使粘土含水量達(dá)到液限即液性指數(shù)等于1（因?yàn)檫@是粘土中出現(xiàn)自由水的下限），這與事實(shí)是矛盾的；基于同樣的理由，他認(rèn)為，水壓率理論與液性指數(shù)小于1的飽和粘土有水流動(dòng)、有靜水壓力、能夠被壓縮、經(jīng)高壓固結(jié)后飽和含水量可低于塑限、三軸排水試驗(yàn)所得有效內(nèi)摩擦角大于0、深層飽和粘土液性指數(shù)可明顯小于1的事實(shí)也是矛盾的。本人認(rèn)為，水壓率理論與地基預(yù)壓滲透固結(jié)效果是不矛盾的，理由是：1水壓率理論不與地基預(yù)壓滲透固結(jié)效果等七個(gè)方面的事實(shí)矛盾(1)液性指數(shù)等于1不是粘土中出現(xiàn)自由水的下限，原因有二：a.液限只是實(shí)驗(yàn)室里的重塑土出現(xiàn)將顆粒分隔開(kāi)來(lái)的自由水的下限，不是實(shí)驗(yàn)室里的重塑土出現(xiàn)與外界連通的自由水的下限，飽和含水量小于液限的重塑土仍含有自由水，因此重塑土當(dāng)然可以固結(jié)到液限以下。如果含水量略低于液限時(shí)土中沒(méi)有與外界連通的自由水，那么含水量略高于液限時(shí)重塑土中顆粒又怎么能夠被自由水隔開(kāi)呢？隨著含水量逐漸降低，自由水含量只能逐漸降低，不可能從某一值跳到0；或者說(shuō)，隨著含水量逐漸提高，自由水含量只能逐漸提高，不可能從0跳到某一值。1水壓率理論不與地基預(yù)壓滲透固結(jié)效果等七個(gè)方面的事實(shí)矛盾b.由于地基原狀土的結(jié)構(gòu)造成的孔隙大小的差異性，即使重塑土中沒(méi)有與外界連通的自由水，相應(yīng)原狀土仍可以有與外界連通的自由水存在，這與當(dāng)?shù)鼗瓲钔梁可烈合抟陨蠒r(shí)顆粒間仍可以有由公共結(jié)合水膜造成的水膠聯(lián)結(jié)（因而淤泥質(zhì)土乃至淤泥雖然天然含水量大于液限但仍有強(qiáng)度和承載力）是一個(gè)道理。1水壓率理論不與地基預(yù)壓滲透固結(jié)效果等七個(gè)方面的事實(shí)矛盾李廣信教授說(shuō)：高靈敏度黏土經(jīng)重塑以后變成泥漿，似乎重塑土含有更多的自由水[16]。這種說(shuō)法是不恰當(dāng)?shù)?，高靈敏度粘土經(jīng)重塑以后變成泥漿只說(shuō)明此種重塑土（泥漿）的水壓率大于原狀土（高靈敏度粘土）。高靈敏度粘土的水壓率小于泥漿的原因是：原狀土孔隙大小差異大，自由水集中分布于大孔隙，小孔隙只含結(jié)合水；重塑土孔隙大小差異小，自由水在各孔隙中的分布較均勻。高靈敏度粘土經(jīng)重塑以后變成泥漿既不說(shuō)明此種重塑土含有比原狀土更多的自由水，也不說(shuō)明所有重塑土的水壓率都大于原狀土。1水壓率理論不與地基預(yù)壓滲透固結(jié)效果等七個(gè)方面的事實(shí)矛盾(2)一部分弱結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水的現(xiàn)象一直伴隨著固結(jié)過(guò)程，固結(jié)壓力越大，轉(zhuǎn)化量越大。水壓率理論與液性指數(shù)小于1的飽和粘土有水流動(dòng)、有靜水壓力是不矛盾的，因?yàn)橥林杏凶杂伤Ｋ畨郝世碚撆c液性指數(shù)小于1的飽和粘土能夠被壓縮、三軸排水試驗(yàn)所得有效內(nèi)摩擦角大于0、深層飽和粘土液性指數(shù)可明顯小于1、經(jīng)高壓固結(jié)后飽和含水量可低于塑限是不矛盾的，因?yàn)橥林杏凶杂伤乙徊糠秩踅Y(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水，伴隨固結(jié)還有與時(shí)間有關(guān)的其他形式變形，如次固結(jié)。2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾李廣信教授認(rèn)為，泥漿是一種土即欠固結(jié)土；少量的自由水即可形成泥漿，所以泥漿的水壓率并不一定很大，因而水壓率理論與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾[16],由于有矛盾,水壓率理論就隨心所欲地把泥漿開(kāi)除出土力學(xué)。本人認(rèn)為二者是不矛盾的，因而水壓率理論沒(méi)有也不需要把泥漿開(kāi)除出土力學(xué),理由是：2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾（1）浮力總是針對(duì)流體而言，講泥漿的浮力意味著泥漿是一種流體。這是一種密度大于普通水的流體。如果把泥漿看成“水”，那么其“水壓率”（實(shí)際上是“漿壓率”）是1，因此其浮力可用阿基米德定律計(jì)算。因其重度大于普通水，故泥漿具有比同體積普通水大的浮力。2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾（2）在討論泥漿的浮力時(shí)說(shuō)泥漿是一種流體，這并不表示在討論土的固結(jié)時(shí)要把泥漿排除在外。泥漿作為土?xí)r的水壓率也等于1，原因是：泥漿前期固結(jié)壓力為0，粘聚力為0，內(nèi)摩擦角為0。如果泥漿作為土?xí)r的水壓率小于1，則將獲得強(qiáng)度，此時(shí)不能稱其為泥漿。因泥漿前期固結(jié)壓力為0，所以泥漿是欠固結(jié)土的極端情形（固結(jié)程度最低即無(wú)固結(jié)）。正因?yàn)槿绱?，泥漿既是流體又是土。由此可見(jiàn)，水壓率理論并不存在李廣信教授所說(shuō)的把泥漿開(kāi)除出土力學(xué)[16]的情況。2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾（3）泥漿的自由水（體積）含水量并不低，這是因?yàn)轱柡秃啃∮谝合薜耐烈呀?jīng)含有自由水，只是自由水尚未把顆粒分隔開(kāi)來(lái)。再說(shuō)，泥漿的水壓率等于1只要求自由水能把顆粒分隔開(kāi)來(lái)，既不要求把顆粒分隔開(kāi)來(lái)的自由水很厚，也不要求孔隙中充填的水主要是自由水，因而不要求自由水含量極高。李廣信教授[16]還說(shuō)：“關(guān)于泥漿的浮力可以大于靜水壓力，正是土力學(xué)中有效應(yīng)力原理的有力證據(jù)。”本人不同意這種看法：2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾（1）“泥漿的浮力可以大于靜水壓力”的提法應(yīng)改為“泥漿的浮力大于普通水的浮力”，理由是：浮力是作用于物體空間的力，是體積力。靜水壓力（此處其量綱還必須理解為力的量綱）是作用于物體某一表面的力，是面積力，不同位置的表面具有不同的靜水壓力。淹沒(méi)在水中的物體所受浮力是該物體下表面與上表面各自所受總靜水壓力之差，此時(shí)水對(duì)該物體的浮力小于下表面所受總靜水壓力，故泥漿的浮力是有可能小于下表面所受總靜水壓力的。但李先生關(guān)于泥漿浮力的分析結(jié)論并不是“泥漿的浮力可以大于靜水壓力”（此種說(shuō)法不排除泥漿的浮力小于靜水壓力的可能），而是“泥漿的浮力總是大于普通水的浮力”。因此上述提法應(yīng)作改變。2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾（2）“泥漿的浮力大于普通水的浮力，正是土力學(xué)中有效應(yīng)力原理的有力證據(jù)”的說(shuō)法是不恰當(dāng)?shù)?。理由是：有效?yīng)力原理是關(guān)于有效應(yīng)力的原理，包括泥漿在內(nèi)的流體對(duì)某物體的浮力只與該物體表面受到的流體壓力有關(guān)而與有效應(yīng)力無(wú)關(guān)，因此，泥漿的浮力分析計(jì)算不需要應(yīng)用有效應(yīng)力原理。設(shè)想在沒(méi)有有效應(yīng)力原理的條件下或在有效應(yīng)力原理誕生之前分析計(jì)算泥漿的浮力，照樣可以得出“泥漿的浮力大于普通水的浮力”的結(jié)論。2水壓率理論不與泥漿浮力大于水的事實(shí)矛盾無(wú)需借助有效應(yīng)力原理就能解釋的現(xiàn)象怎么會(huì)是“有效應(yīng)力原理的有力證據(jù)”呢？況且,在批判水壓率理論的文章中舉例為有效應(yīng)力原理進(jìn)行辯護(hù)是不必要的,因?yàn)樗畨郝世碚摬⒉煌品行?yīng)力原理.關(guān)于這一點(diǎn),后面還有較詳細(xì)的論述.3水壓率理論不與加壓瞬間孔隙水壓力等于所加壓力的現(xiàn)象矛盾對(duì)壓縮儀中飽和含水量小于液限的粘土試樣施加豎向壓力的瞬間，孔隙水壓力與所加壓力相等，試樣隨孔壓消散而固結(jié)。李廣信教授[16]認(rèn)為：“這個(gè)過(guò)程似乎沒(méi)有‘水壓率’置啄的余地。”本人認(rèn)為二者是不矛盾的，理由是：（1）由2.1節(jié)可知，壓縮儀中飽和含水量小于液限的粘土試樣含有自由水。既然試樣中有自由水，加壓后能測(cè)到水壓力和土樣能固結(jié)就是一件自然的事。3水壓率理論不與加壓瞬間孔隙水壓力等于所加壓力的現(xiàn)象矛盾（2）只要飽和試樣中有自由水，無(wú)論水壓率大小如何，施加豎向壓力的瞬間孔隙水壓力與所加壓力便會(huì)相等，因?yàn)樵谀莻€(gè)瞬間,變形沒(méi)有發(fā)生，所施加的壓力全部由自由水來(lái)承擔(dān)。這是沒(méi)有疑問(wèn)的，因?yàn)椋?）式反映的是孔隙水壓力與其壓力水頭的關(guān)系，并不反映施加豎向壓力的瞬間孔隙水壓力與所加壓力的大小關(guān)系。推導(dǎo)一維變形條件下孔隙壓力與所加壓力的大小關(guān)系式的過(guò)程是：試樣體積減小量等于試樣膠團(tuán)間孔隙體積減小量，由此得：3水壓率理論不與加壓瞬間孔隙水壓力等于所加壓力的現(xiàn)象矛盾3水壓率理論不與加壓瞬間孔隙水壓力等于所加壓力的現(xiàn)象矛盾可見(jiàn)它不需要孔隙水壓力與其壓力水頭的關(guān)系式。就加壓引起的超孔隙水壓力而言，（1）式能說(shuō)明的是：水壓率不同時(shí)，相同超孔隙水壓力下的超壓力水頭是不同的，水壓率越低，超壓力水頭越高。前面已經(jīng)指出，忽略水壓率將導(dǎo)致達(dá)到某一固結(jié)度的固結(jié)時(shí)間理論值偏長(zhǎng)，水壓率越低，忽略水壓率造成的固結(jié)時(shí)間理論值偏長(zhǎng)越多。4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾關(guān)于飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)，李廣信教授認(rèn)為：圍壓增量可以通過(guò)水壓力來(lái)施加。此時(shí)，根據(jù)水壓率理論就會(huì)得到如下結(jié)果：孔隙壓力增量，孔隙壓力系數(shù)，有效應(yīng)力隨著圍壓增加而增加；當(dāng)黏土的含水量小于液限或自由水含量為0時(shí)，由于，不排水強(qiáng)度指標(biāo)與排水強(qiáng)度指標(biāo)是一樣的。這顯然與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果不符[14]。本人認(rèn)為水壓率理論與飽和黏土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果是不矛盾的，理由是：4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾（1）通過(guò)水壓來(lái)施加圍壓增量需要兩個(gè)條件：一是試樣應(yīng)被水包圍，二是試樣所受水壓應(yīng)大到試樣表面不同位置（如頂面和底面）水壓差異可忽略不計(jì)的程度。如果不具備這兩個(gè)條件，則不能通過(guò)水壓來(lái)施加圍壓增量。4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾（2）通過(guò)水壓來(lái)施加圍壓增量有兩種情況：一種是試樣與水隔離，一種是試樣與水不隔離。當(dāng)試樣與水隔離時(shí)，由圍壓增量引起的試樣內(nèi)的孔壓為超孔壓，其值與圍壓增量相等即。這是沒(méi)有疑問(wèn)的，因?yàn)樗畨郝世碚摬⒉环从呈┘訃鷫涸隽恳鸬目紫端畨毫εc所加圍壓增量的大小關(guān)系。推導(dǎo)三維變形條件下孔隙壓力與所加圍壓增量的大小關(guān)系式的過(guò)程是：試樣體積減小量等于試樣膠團(tuán)間孔隙體積減小量，由此得：4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾可見(jiàn)它不需要孔隙水壓力與其壓力水頭的關(guān)系式。據(jù)此有效應(yīng)力為0。值得注意的是，根據(jù)水壓率理論，其相應(yīng)超壓力水頭一般不等于外圍壓力水頭.4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾此式說(shuō)明試樣內(nèi)超壓力水頭一般大于外圍壓力水頭。試樣與水隔離時(shí)通過(guò)水壓來(lái)施加圍壓增量的三軸試驗(yàn)就是一種不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)。上述分析表明，水壓率理論并不導(dǎo)致“，”從而“有效應(yīng)力是隨圍壓增加而增加”的情況出現(xiàn)。有偏應(yīng)力時(shí)仍然如此。4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾當(dāng)試樣與水不隔離時(shí)，試樣浸泡于水中，由圍壓增量引起的試樣內(nèi)的孔壓不是超孔壓，其壓力水頭與外圍壓力水頭相同，但根據(jù)水壓率理論，孔隙水壓力值與圍壓增量不等，由（1）式得：

此式說(shuō)明試樣內(nèi)孔隙水壓力一般小于外圍水壓力。此時(shí)，試樣內(nèi)有效應(yīng)力為

4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾此式說(shuō)明試樣內(nèi)有效應(yīng)力隨圍壓增加而增加。需要注意的是，因試樣尺寸小，隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，試樣吸水膨脹將導(dǎo)致水壓率增大。試樣與水不隔離時(shí)通過(guò)水壓來(lái)施加圍壓增量的試驗(yàn)不是不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)而是浸泡試驗(yàn)，因此根據(jù)水壓率理論得出的上述結(jié)果不能說(shuō)明水壓率理論與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果（孔壓系數(shù)，有效應(yīng)力為0）不符。4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾（3）根據(jù)水壓率理論確實(shí)會(huì)得出當(dāng)時(shí)不排水強(qiáng)度指標(biāo)與排水強(qiáng)度指標(biāo)一樣的結(jié)論。這一結(jié)論是正確的，因?yàn)橐馕吨趬毫ψ饔孟虏恍纬沙紫端畨毫?，土的總?yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)相同。例如：不含自由水的固態(tài)無(wú)裂隙飽和重塑黏土，其不排水強(qiáng)度指標(biāo)與排水強(qiáng)度指標(biāo)就是一樣的。需要說(shuō)明的是，這里的排水與不排水只涉及有無(wú)與超孔隙水壓力形成和消散有關(guān)的主固結(jié)而不涉及有無(wú)與超孔隙水壓力形成和消散無(wú)關(guān)的次固結(jié)。4水壓率理論不與飽和粘土不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)結(jié)果矛盾（4）粘土的含水量小于液限并不表示，因此不會(huì)得出當(dāng)粘土的含水量小于液限時(shí)，不排水強(qiáng)度指標(biāo)與排水強(qiáng)度指標(biāo)一樣的結(jié)論。5水壓率理論不與防滲土料試樣頂面加一層水的試驗(yàn)結(jié)果矛盾李廣信教授指導(dǎo)學(xué)生做過(guò)這樣的試驗(yàn)：在經(jīng)不同圍壓固結(jié)的防滲土料試樣頂面加一層厚的去離子水，在試樣底面量測(cè)孔隙水壓力。試驗(yàn)結(jié)果是：圍壓分別為，，時(shí)試樣含水量小于液限而大于塑限，圍壓分別為，時(shí)試樣含水量小于塑限。試樣頂面加一層厚的水后，在試樣底面測(cè)到的孔隙水壓力穩(wěn)定值為且隨圍壓的增高而減小，達(dá)到穩(wěn)定值需要幾十分鐘到幾十小時(shí)的時(shí)間且該時(shí)間隨試樣固結(jié)程度增長(zhǎng)。用乙醇代替去離子水進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，測(cè)得各試樣底面孔隙壓力等于試樣頂面乙醇?jí)毫?，達(dá)到穩(wěn)定值僅需要幾秒到幾十秒的時(shí)間且該時(shí)間隨試樣固結(jié)程度降低而縮短。李廣信教授認(rèn)為水壓率理論與試驗(yàn)結(jié)果矛盾[16]。本人認(rèn)為二者是不矛盾的，理由是：5水壓率理論不與防滲土料試樣頂面加一層水的試驗(yàn)結(jié)果矛盾（1）試樣底面壓力水頭是試樣頂面水厚與試樣高度之和，相應(yīng)水體水壓力（水壓強(qiáng)）應(yīng)是，如果試樣高度取最小值即，則相應(yīng)水體水壓力。但量測(cè)結(jié)果均不超過(guò)即全部小于相應(yīng)水體水壓力。這表明水壓率均小于1（如果，則；如果實(shí)際試樣高度更大，則試樣底面孔隙水壓力小于相應(yīng)水體水壓力更多，水壓率更?。?。5水壓率理論不與防滲土料試樣頂面加一層水的試驗(yàn)結(jié)果矛盾（2）量測(cè)結(jié)果顯示，固結(jié)程度越高，試樣底面孔隙水壓力與相應(yīng)水體水壓力的差別越大。這正好說(shuō)明，固結(jié)程度越高，水壓率越小。之所以如此是因?yàn)樽杂伤侩S著固結(jié)程度的提高而降低。5水壓率理論不與防滲土料試樣頂面加一層水的試驗(yàn)結(jié)果矛盾（3）該試驗(yàn)中量測(cè)的孔隙水壓力是試樣與儀器接觸面的孔隙水壓力，相應(yīng)水壓率是試樣與儀器接觸面的水壓率不是試樣內(nèi)部的水壓率，而試樣與儀器接觸面的水壓率大于試樣內(nèi)部的水壓率（其原因與土層和結(jié)構(gòu)物接觸面水壓率大于土層內(nèi)部水壓率相同）。因此，該試驗(yàn)獲得的水壓率值較高。在該試驗(yàn)中，試樣上方的水主要是通過(guò)試樣周邊試樣與儀器接觸帶進(jìn)入試樣底面的（飽和含水量低于塑限的試樣更是如此），正因?yàn)槿绱?，試樣底面孔隙水壓力達(dá)到穩(wěn)定值需要一段時(shí)間且該時(shí)間隨試樣固結(jié)程度增長(zhǎng)。事實(shí)上，土的表面力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與內(nèi)部不同的現(xiàn)象是很普遍的。5水壓率理論不與防滲土料試樣頂面加一層水的試驗(yàn)結(jié)果矛盾（4）分析用乙醇代替去離子水進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果時(shí)，為敘述方便，把乙醇視為一種特殊的水。因乙醇介電常數(shù)太小，試樣含結(jié)合水極少，此時(shí)試樣底面孔隙水壓力接近相應(yīng)水體水壓力且達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間很短且試樣固結(jié)程度越低縮短越多的量測(cè)結(jié)果表明：試樣含結(jié)合水極少時(shí)，水壓率接近于1，滲透系數(shù)大幅提高且試樣固結(jié)程度越低提高越多。該結(jié)果與用去離子水進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果之異同進(jìn)一步說(shuō)明：結(jié)合水不能傳遞水壓力，只有自由水能傳遞水壓力，水壓率理論是正確的。5水壓率理論不與防滲土料試樣頂面加一層水的試驗(yàn)結(jié)果矛盾（5）用結(jié)合水的粘滯性是無(wú)法解釋試樣底面孔隙水壓力與相應(yīng)水體水壓力的差別的。當(dāng)結(jié)合水能傳遞水壓力時(shí)，其粘滯性只影響其滲透速度，不會(huì)導(dǎo)致試樣底面孔隙水壓力穩(wěn)定值的降低。6初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因李廣信教授認(rèn)為，由于粘土滲透存在初始水力坡度[14，16]，孔壓可能永遠(yuǎn)達(dá)不到水體水壓力值[14]。本人認(rèn)為，初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因，理由是：6初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因（1）初始水力坡度是不存在的。粘土存在初始水力坡度只是一部分人的觀點(diǎn)，1976年在前蘇聯(lián)基輔召開(kāi)的國(guó)際第三屆滲流問(wèn)題討論會(huì)就認(rèn)為粘土滲流過(guò)程沒(méi)有初始水力坡度的問(wèn)題[18]。本人認(rèn)為初始水力坡度是不存在的，原因是：有水力坡度就意味著有水頭差，有水頭差就意味著有水頭損失，有水頭損失就意味著有滲流，有滲流就意味著有滲透速度，怎么可能在水力坡度達(dá)到某一值之后才有滲透速度呢？6初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因持初始水力坡度觀點(diǎn)者的普遍看法是：由于結(jié)合水的粘滯性，只有壓力差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，才可以沖開(kāi)結(jié)合水，形成滲流通道[16]。存在初始水力坡度意味著存在初始水頭差，因此這里的“壓力差”實(shí)際上是水頭差。滲流形成前，未來(lái)流線上的兩點(diǎn)之間不可能有水頭差，因?yàn)樗^損失尚未產(chǎn)生。如果存在“沖開(kāi)結(jié)合水”這種機(jī)理，那么條件不應(yīng)是“壓力差”達(dá)到一定數(shù)值而應(yīng)是“壓力”達(dá)到一定數(shù)值。壓力是不反映水頭差的，因而需要一定的壓力并不意味著需要一定的水頭差。6初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因幸好初始水力坡度是不存在的，否則目前的粘土滲透系數(shù)的測(cè)定方法和結(jié)果均需作廢，這是因?yàn)椋哼@些方法和結(jié)果建立在達(dá)西定律的基礎(chǔ)上，而按初始水力坡度之說(shuō)，滲透規(guī)律應(yīng)由下式表達(dá)：

（新定義的）滲透系數(shù)，是單位水力坡度差下通過(guò)單位滲透面積的滲流量（或單位水力坡度差下的滲透速度）。6初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因在同一個(gè)粘土試樣的滲透試驗(yàn)中，隨著水力坡度的不斷增大，滲透速度會(huì)不斷提高，但滲透速度未必與水力坡度成正比，滲透速度可能提高得更多，原因是：隨著試驗(yàn)時(shí)間的增長(zhǎng)，試樣吸水膨脹量增大，孔隙增大，從而滲透系數(shù)增大。也就是說(shuō)，隨著試驗(yàn)時(shí)間的增長(zhǎng)，試樣的稠度降低了。有趣的是，由于“沖開(kāi)結(jié)合水”的主體是即將形成滲流的自由水，這種機(jī)理似乎告訴人們結(jié)合水是不能流動(dòng)的。6初始水力坡度不可能是粘土中孔壓減小的原因（2）當(dāng)結(jié)合水能傳遞水壓力時(shí)，初始水力坡度存在與否和飽和黏土中的孔隙水壓力大小無(wú)關(guān)，也就是說(shuō)，即使設(shè)想初始水力坡度是存在的，它也不可能成為孔隙水壓力小于相同壓力水頭的水體水壓力的原因，這是因?yàn)椋航Y(jié)合水一直圍繞在顆粒周圍，如果結(jié)合水能傳遞水壓力，那么飽和黏土中的孔隙水壓力不會(huì)因存在初始水力坡度而減小。7“教科書未必句句是真理”不能成為結(jié)合水能傳遞靜水壓力的理由結(jié)合水不能傳遞靜水壓力的陳述在眾多教科書中均能找到。對(duì)此，李廣信教授說(shuō)，教科書未必句句是真理。此話雖然正確，但用來(lái)否定水壓率理論建立的基礎(chǔ)卻是不正確的。本人堅(jiān)持結(jié)合水不能傳遞水壓力的觀點(diǎn)并非不假思索地依賴教科書。本人贊同結(jié)合水不能傳遞靜水壓力這一論斷不是因?yàn)檫@一論斷出自很多土質(zhì)學(xué)和土力學(xué)教科書，而是因?yàn)檫@一論斷是正確的。本人已經(jīng)給出了認(rèn)為這一論斷正確的若干理由。本人指出結(jié)合水不能傳遞靜水壓力的陳述在眾多教科書中均能找到的事實(shí)僅僅是想說(shuō)明：結(jié)合水不能傳遞靜水壓力這一觀點(diǎn)已為大多數(shù)人所接受，并非本人提出的新觀點(diǎn)，本人只是贊同并運(yùn)用這一論斷。8水壓率理論出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚不能成為結(jié)合水能傳遞靜水壓力的理由李廣信教授說(shuō)：如果教科書中結(jié)合水不能傳遞水壓力的陳述是正確的，‘水壓率’之果早在第一部含有這一陳述的教科書發(fā)行之時(shí)就應(yīng)結(jié)在‘結(jié)合水不能傳遞水壓力’之樹(shù)上了。本人不同意這種看法。雖然本人早在上世紀(jì)九十年代初期就已提出水壓率的思想（因載體傳播面所限，此事鮮為人知），仍比本人在1980年首次接觸到陳述結(jié)合水不能傳遞靜水壓力的土質(zhì)學(xué)教科書晚了10余年。本人認(rèn)為，這是學(xué)術(shù)研究中的正?，F(xiàn)象，因?yàn)橛梢粋€(gè)結(jié)論得出另一個(gè)結(jié)論需要一個(gè)對(duì)前一結(jié)論注意、重視、分析、接受及與相關(guān)問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)的過(guò)程。8水壓率理論出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚不能成為結(jié)合水能傳遞靜水壓力的理由以達(dá)西定律和初始水力坡度為例：達(dá)西定律不涉及初始水力坡度，將達(dá)西定律應(yīng)用于粘土就意味著否定粘土有初始水力坡度。但李廣信教授一方面強(qiáng)調(diào)達(dá)西定律對(duì)粘土適用、采用粘土的（由達(dá)西定律定義的）滲透系數(shù)的概念和數(shù)據(jù)并在討論土層交界處的滲流問(wèn)題時(shí)應(yīng)用達(dá)西定律，另一方面又強(qiáng)調(diào)粘土存在初始水力坡度。這是自相矛盾的。8水壓率理論出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚不能成為結(jié)合水能傳遞靜水壓力的理由盡管我在回應(yīng)他的前兩次質(zhì)疑時(shí)就已指出了這一點(diǎn)，李廣信教授在此后的第三次質(zhì)疑中還是沒(méi)有從“達(dá)西定律對(duì)粘土適用”這個(gè)結(jié)論得出“粘土沒(méi)有初始水力坡度”這另一個(gè)應(yīng)有的結(jié)論，他一方面繼續(xù)在討論土層交界處的滲流問(wèn)題時(shí)應(yīng)用達(dá)西定律，另一方面又繼續(xù)強(qiáng)調(diào)粘土存在初始水力坡度。在李廣信教授的文章中，之所以“達(dá)西定律對(duì)粘土適用”之樹(shù)上一直沒(méi)有結(jié)出“粘土沒(méi)有初始水力坡度”之果，就是因?yàn)樗麤](méi)有把“達(dá)西定律對(duì)粘土適用”這個(gè)結(jié)論與“粘土是否有初始水力坡度”這個(gè)相關(guān)問(wèn)題始終緊密地聯(lián)系在一起。8水壓率理論出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚不能成為結(jié)合水能傳遞靜水壓力的理由由此可見(jiàn)，由一個(gè)結(jié)論到另一個(gè)結(jié)論有時(shí)看起來(lái)只有一步，實(shí)際卻要走很久很久。水壓率理論出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚完全不能用來(lái)說(shuō)明結(jié)合水不能傳遞水壓力的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。9結(jié)合水能傳遞水壓力時(shí)黏土中有效壓力無(wú)法傳遞李廣信教授認(rèn)為，“由于顆粒間接觸壓力很大，所以結(jié)合水也可以從接觸點(diǎn)處向外擠走，因而黏土也同樣有顆粒間（也可能是接近于固態(tài)的強(qiáng)結(jié)合水膜間）傳遞的有效壓力”。這段論述涉及黏土有效壓力在顆粒間傳遞（括號(hào)外）和黏土有效壓力在強(qiáng)結(jié)合水膜間傳遞（括號(hào)內(nèi)）兩種說(shuō)法，二者有很大區(qū)別（是矛盾的），前者基于結(jié)合水能傳遞水壓力，后者基于強(qiáng)結(jié)合水不能傳遞水壓力而弱結(jié)合水能傳遞水壓力，但都是站不住腳的。9結(jié)合水能傳遞水壓力時(shí)黏土中有效壓力無(wú)法傳遞黏土有效壓力在顆粒間傳遞的說(shuō)法不正確的理由是：在顆粒接觸之前，顆粒間無(wú)接觸，何來(lái)“顆粒間接觸壓力”（更何來(lái)“很大”的“顆粒間接觸壓力”）擠走結(jié)合水使顆粒接觸呢？即使黏土十分堅(jiān)硬，其顆粒也被強(qiáng)結(jié)合水分隔，如果結(jié)合水（自然包括強(qiáng)結(jié)合水）能傳遞水壓力，黏土中有效壓力怎么能在顆粒間傳遞呢？9結(jié)合水能傳遞水壓力時(shí)黏土中有效壓力無(wú)法傳遞黏土有效壓力在強(qiáng)結(jié)合水膜間傳遞的說(shuō)法不正確的理由是：（1）含水量略小于液限的飽和重塑黏土中由顆粒和強(qiáng)結(jié)合水組成的單元被弱結(jié)合水分隔，如果弱結(jié)合水能傳遞水壓力，土中有效壓力怎么能在強(qiáng)結(jié)合水膜間傳遞呢？（2）強(qiáng)結(jié)合水不能傳遞水壓力但弱結(jié)合水能傳遞水壓力的觀點(diǎn)在邏輯上是說(shuō)不通的，弱結(jié)合水和強(qiáng)結(jié)合水同是受電吸引力控制的水而自由水是受重力控制的水，在能否傳遞水壓力的性質(zhì)上，弱結(jié)合水顯然應(yīng)“親”強(qiáng)結(jié)合水而“疏”自由水，怎么可能反其道而行之，和強(qiáng)結(jié)合水不一樣而和自由水一樣呢？10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理李廣信教授認(rèn)為，水壓率理論推翻了有效應(yīng)力原理[14]。這種認(rèn)識(shí)是由誤解有效應(yīng)力原理造成的。有效應(yīng)力原理講的不是孔隙水壓力應(yīng)這樣計(jì)算還是那樣計(jì)算，也不是總應(yīng)力應(yīng)這樣計(jì)算還是那樣計(jì)算，有效應(yīng)力原理講的是：分析土的變形和強(qiáng)度時(shí)所采用的應(yīng)力應(yīng)是有效應(yīng)力，從總應(yīng)力中扣除中性應(yīng)力后所獲得的應(yīng)力才是有效應(yīng)力。當(dāng)把“孔隙水壓力應(yīng)按水體水壓力（即水力學(xué)中的水壓強(qiáng)）計(jì)算”視為有效應(yīng)力原理的實(shí)質(zhì)時(shí)，有效應(yīng)力原理就不能稱之為有效應(yīng)力原理了。水壓率理論堅(jiān)守有效應(yīng)力原理沒(méi)有任何否定有效應(yīng)力原理的意思表示，只是強(qiáng)調(diào)孔隙水壓力應(yīng)理解為“單位面積土截面上”的水壓力，所涉及的截面是在顆粒或膠團(tuán)之間通過(guò)的宏觀上是平面的曲面，而這樣的孔隙水壓力應(yīng)用（1）式表達(dá)。這樣確定孔隙水壓力解決了長(zhǎng)期困擾人們的有效應(yīng)力原理的適用界限問(wèn)題。怎么能說(shuō)水壓率理論推翻了有效應(yīng)力原理呢？10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理李廣信教授還認(rèn)為，水壓率理論偷換了孔隙水壓力的概念，如果不偷換概念，有效應(yīng)力原理表達(dá)式將變成

這樣還是推翻了太沙基的有效應(yīng)力原理[16]。本人不同意這種看法，本人認(rèn)為：10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理（1）水壓率理論不是偷換了孔隙水壓力的概念而是糾正了孔隙水壓力的概念，因?yàn)榭紫端畨毫Φ亩x別無(wú)選擇，只能是單位面積土截面上的水壓力，理由是：a.前面的分析已經(jīng)表明，孔隙水壓力定義為單位面積土截面上的水壓力是正確的。10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理b.孔隙水壓力象水力學(xué)中的水壓強(qiáng)那樣定義為單位面積水截面上的水壓力是不正確的，原因是：——按照這樣的定義，當(dāng)考慮顆粒接觸面積時(shí)，單位面積土截面上的水壓力不等于孔隙水壓力；——按照這樣的定義，當(dāng)考慮由顆粒和結(jié)合水組成的膠團(tuán)的接觸面積時(shí)，單位面積土截面上的水壓力不等于孔隙水壓力；——孔隙水壓力不僅存在于土中，也存在于多孔巖石和混凝土中。在多孔巖石和混凝土的截面上，固相所占面積比例相當(dāng)大。按照這樣的定義，單位面積巖石和混凝土截面上的水壓力不等于孔隙水壓力。10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理在眾多文獻(xiàn)中土中孔隙水壓力確實(shí)是象水力學(xué)中的水壓強(qiáng)那樣定義或理解的（包括在闡述有效應(yīng)力原理時(shí)），存在這種現(xiàn)象的原因是：在這些文獻(xiàn)中，闡述孔隙水壓力或闡述有效應(yīng)力原理時(shí)，總是以粒間接觸的純粗粒土為模型并忽略粒間接觸面積。在這種情況下，孔隙水壓力象水力學(xué)中的水壓強(qiáng)那樣定義或理解時(shí)，孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果與孔隙水壓力定義為單位面積土截面上的水壓力時(shí)相同。我們應(yīng)做的是改變這種現(xiàn)象而不是以此來(lái)否定正確的定義甚至把給出正確的定義視為偷換概念。在很多學(xué)科史上改變定義的事情并不少見(jiàn)。10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理（2）即使孔隙水壓力象水力學(xué)中的水壓強(qiáng)那樣定義，有效應(yīng)力原理表達(dá)成上式也沒(méi)有推翻太沙基的有效應(yīng)力原理，理由是：a.不同類型應(yīng)力之間的加減運(yùn)算必須針對(duì)同一個(gè)截面?？倯?yīng)力和有效應(yīng)力都是針對(duì)土截面，作為總應(yīng)力和有效應(yīng)力之差的參數(shù)也只能針對(duì)土截面，也就是說(shuō)，作為總應(yīng)力和有效應(yīng)力之差的參數(shù)只能是單位面積土截面上的水壓力。當(dāng)孔隙水壓力定義為單位面積水截面上的水壓力而單位面積土截面上的水壓力和單位面積水截面上的水壓力因土截面面積與水截面面積不等而不等時(shí)，表達(dá)有效應(yīng)力原理只能在孔隙水壓力前增加一個(gè)表示水截面面積與土截面面積之比的系數(shù)。怎么能說(shuō)這種完全合乎邏輯的表達(dá)推翻了太沙基的有效應(yīng)力原理呢？10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理b.在有效應(yīng)力原理推導(dǎo)的直接結(jié)果中，孔隙水壓力前本來(lái)就有一個(gè)表示水截面面積與土截面面積之比的系數(shù)，只是由于認(rèn)為這個(gè)系數(shù)值達(dá)到百分之九十幾而近似取1（這就是說(shuō)，當(dāng)孔隙水壓力定義為單位面積水截面上的水壓力時(shí)，對(duì)太沙基的飽和土有效應(yīng)力原理表達(dá)式的準(zhǔn)確理解是：有效應(yīng)力是總應(yīng)力與單位面積土截面上的水壓力之差）。因此，當(dāng)孔隙水壓力定義為單位面積水截面上的水壓力時(shí)，上式的形式與太沙基的有效應(yīng)力原理的精確形式是一致的。10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理由此可見(jiàn)，在孔隙水壓力定義為單位面積水截面上的水壓力時(shí)出現(xiàn)的上式與太沙基的有效應(yīng)力原理表達(dá)式的差別僅僅是單位面積土截面上的水壓力計(jì)算方法不同，而太沙基的有效應(yīng)力原理并不是關(guān)于單位面積土截面上的水壓力如何計(jì)算的原理。因此，在孔隙水壓力定義為單位面積水截面上的水壓力時(shí)出現(xiàn)的上式并沒(méi)有推翻太沙基的有效應(yīng)力原理。10水壓率理論不推翻有效應(yīng)力原理有推翻太沙基有效應(yīng)力原理之嫌的是Mitchell和Skempton。他們給出的飽和粘性土有效應(yīng)力公式是：（43）式中為粒間吸力；為粒間斥力。按照這個(gè)式子，飽和粘性土有效應(yīng)力不再是總應(yīng)力與單位面積土截面上的水壓力之差，計(jì)算飽和粘性土有效應(yīng)力時(shí)不僅要從總應(yīng)力中扣除孔隙水壓力，還要計(jì)入粒間吸力與粒間斥力之差。這種做法不僅因粒間吸力與粒間斥力之差難以確定而導(dǎo)致飽和粘性土有效應(yīng)力無(wú)法計(jì)算而且還導(dǎo)致孔隙水壓力為0時(shí)有效應(yīng)力與總應(yīng)力不等。如果粒間吸力與粒間斥力之差總是可以忽略不計(jì)，又何必給出這種有效應(yīng)力原理的新表達(dá)式呢？李廣信教授在反對(duì)推翻太沙基有效應(yīng)力原理的同時(shí)又推介這種有推翻之嫌的做法[14]，這是自相矛盾的。11兩層土間孔隙水壓力的突變是正常的按照水壓率理論，因兩層土水壓率的不同，孔隙水壓力的變化在交界處不連續(xù)。李廣信教授認(rèn)為這是不可能的。11兩層土間孔隙水壓力的突變是正常的李廣信教授在第二篇質(zhì)疑文章[15]中說(shuō)，交界處孔壓不連續(xù)意味著水力坡度為無(wú)窮大（從而滲透速度為無(wú)窮大）。這種認(rèn)識(shí)是由誤解水力坡度概念造成的。（流線上兩點(diǎn)的）水力坡度是流線上兩點(diǎn)的水位差與這兩點(diǎn)之間的距離的比值，不等于流線上兩點(diǎn)的孔隙水壓力差與這兩點(diǎn)之間的距離的比值。11兩層土間孔隙水壓力的突變是正常的二者的區(qū)別是：a.決定孔隙水壓力的水頭是壓力水頭，而水力坡度中的水頭是總水頭（它是壓力水頭與位置水頭之和），如滲流區(qū)的地下水面上孔隙水壓力差為0而水位差不為0從而水力坡度不為0；b.水力坡度無(wú)量綱，流線上兩點(diǎn)的孔隙水壓力差與這兩點(diǎn)間距離的比值有量綱。水力坡度與水位差有關(guān)而與水壓率變化及由此造成的孔壓變化無(wú)關(guān)，水壓率理論中的交界處孔壓不連續(xù)變化系由交界處水壓率不連續(xù)變化造成而不是由水位不連續(xù)變化造成（水位依然是連續(xù)變化的），怎么可能因交界處孔壓不連續(xù)而得出水力坡度為無(wú)窮大的結(jié)果呢？11兩層土間孔隙水壓力的突變是正常的李廣信教授在第三篇質(zhì)疑文章[16]中說(shuō)（為避免曲解原意，引述原文）：“對(duì)于我所說(shuō)的按照達(dá)西定律在兩層土間不可能有水壓力的突變，方先生很不理解。只好再