有效應(yīng)力原理

1§3土體中的應(yīng)力計算§3.1應(yīng)力狀態(tài)§3.2地基中自重應(yīng)力的計算§3.3地基中附加應(yīng)力的計算§3.4基底壓力計算§3.6有效應(yīng)力原理§3.5基底附加壓力計算2§3.5有效應(yīng)力原理土＝孔隙水固體顆粒骨架+三相體系對所受總應(yīng)力，骨架和孔隙流體如何分擔？§3土體中的應(yīng)力計算孔隙氣體+總應(yīng)力總應(yīng)力由土骨架和孔隙流體共同承受它們?nèi)绾蝹鬟f和相互轉(zhuǎn)化？它們對土的變形和強度有何影響？受外荷載作用Terzaghi（1923）有效應(yīng)力原理固結(jié)理論土力學(xué)成為獨立的學(xué)科孔隙流體李廣信，有效應(yīng)力原理能夠推翻嗎.巖土工程界，2007(07)，22-26.31.飽和土中的應(yīng)力形態(tài)PSPSVaa§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算一.有效應(yīng)力原理的基本概念PSA：Aw：As：土單元的斷面積顆粒接觸點的面積孔隙水的斷面積a-a斷面通過土顆粒的接觸點有效應(yīng)力σ’a-a斷面豎向力平衡：u：孔隙水壓力土骨架承擔土骨架傳遞4§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算一.有效應(yīng)力原理的基本概念2.飽和土的有效應(yīng)力原理（1）飽和土體內(nèi)任一平面上受到的總應(yīng)力可分為兩部分σ’和u，并且（2）土的變形與強度都只取決于有效應(yīng)力一般地，有效應(yīng)力總應(yīng)力已知或易知孔隙水壓測定或算定通常,5③孔隙水壓力的作用它在各個方向相等，只能使土顆粒本身受到等向壓力，由于顆粒本身壓縮模量很大，故土粒本身壓縮變形極小。因而孔隙水壓力對變形也沒有直接的影響，土體不會因為受到水壓力的作用而變得密實；對土顆粒間摩擦、凝聚力沒有貢獻，并且水不能承受剪應(yīng)力，因而孔隙水壓力對土的強度沒有直接的影響。①變形的原因顆粒間克服摩擦相對滑移、滾動—與σ’

有關(guān)；接觸點處應(yīng)力過大而破碎—與σ’有關(guān)。試想：海底與土粒間的接觸壓力哪一種情況下大？1mσz=u=0.01MPa104mσz=u=100MPa②強度的成因

凝聚力和摩擦—與σ’有關(guān)§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算一.有效應(yīng)力原理的基本概念2.飽和土的有效應(yīng)力原理（2）（1）土的變形與強度都只取決于有效應(yīng)力61.自重應(yīng)力情況二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算(1)靜水條件§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算地下水位海洋土毛細飽和區(qū)(2)穩(wěn)定滲流條件2.附加應(yīng)力情況

(1)單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)(2)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)(3)偏差應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)71.自重應(yīng)力情況二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算(1)靜水條件地下水位地下水位下降引起σ’增大的部分H1H2σ’=σ-uu=γwH2u=γwH2σ’=σ-u=γH1+γsatH2-γwH2=γH1+(γsat-γw)H2=γH1+γ’H2地下水位下降會引起σ’增大，土?xí)a(chǎn)生壓縮，這是城市抽水引起地面沉降的主要原因之一。81.自重應(yīng)力情況水下土(1)靜水條件§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算γwH1γwH1σ’=σ-u

=γwH1+γsatH2-γwH

=γsatH2-γw(H-H1)

=(γsat-γw)H2

=γ’H29毛細飽和區(qū)(1)靜水條件§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算1.自重應(yīng)力情況二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算毛細飽和區(qū)總應(yīng)力孔隙水壓力有效應(yīng)力＝－+-10HΔh砂層，承壓水粘土層γsatHΔh砂層，排水γsat(2)穩(wěn)定滲流條件§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算1.自重應(yīng)力情況二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算向上滲流向下滲流11土水整體分析A向上滲流:向下滲流:§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算1.自重應(yīng)力情況二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算HΔh砂層，承壓水粘土層γsat滲流壓密滲透壓力:12取土骨架為隔離體A向上滲流:向下滲流:§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算1.自重應(yīng)力情況二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算HΔh砂層，承壓水粘土層γsat自重應(yīng)力:滲透力:滲透力產(chǎn)生的應(yīng)力:13?2.附加應(yīng)力情況

幾種簡單的情形：§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算外荷載附加應(yīng)力土骨架：有效應(yīng)力(2)三軸應(yīng)力狀態(tài)(1)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)孔隙水：孔隙水壓力超靜孔隙水壓力14(1)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)實踐背景：大面積均布荷載p§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算不透水巖層飽和壓縮層σz=pp側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)2.附加應(yīng)力作用情況15(1)側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)及一維滲流固結(jié)2.附加應(yīng)力作用情況物理模型：光滑鋼筒——側(cè)限條件

彈簧——土骨架

水體——孔隙水

帶孔活塞——排水頂面

活塞小孔——滲透性大小初始狀態(tài)邊界條件滲流固結(jié)過程§3.5有效應(yīng)力原理§3土體中的應(yīng)力計算二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算p一般方程p16(1如)側(cè)限紀應(yīng)力遣狀態(tài)循及一障維滲忌流固腿結(jié)2.附加導(dǎo)應(yīng)力強作用毀情況§3膜.5有效箏應(yīng)力送原理§3土體芳中的營應(yīng)力堆計算二.范飽峽和土坊中孔瞧隙水睜壓力席和有莫效應(yīng)蜘力的填計算ppp附加伐應(yīng)力:σz=p超靜眉孔壓:u們=σz=p有效曠應(yīng)力:σ’z=0滲流系固結(jié)葡過程附加廉應(yīng)力:σz=p超靜展孔壓:u羨<p有效月應(yīng)力:σ’z>0附加醉應(yīng)力:σz=p超靜參孔壓:u骨=0有效慶應(yīng)力:σ’z=p17孔壓領(lǐng)系數(shù)惜：§3際.5有效漂應(yīng)力擠原理§3土體虎中的耳應(yīng)力誼計算2.附加免應(yīng)力訪作用巷情況二.糊飽秩和土壘中孔歸隙水列壓力亦和有死效應(yīng)蔬力的屬計算(1魔)側(cè)限錯應(yīng)力故狀態(tài)爬及一般維滲疤流固在結(jié)滲流在固結(jié)夠過程產(chǎn)生易超靜某孔隙襲水壓分力u,σ’隨時趣間在污變化不排某水條坡件下符相磚當于t=今0時刻:182.附加食應(yīng)力牌作用宰情況§3毒.5有效以應(yīng)力傅原理§3土體帳中的遞應(yīng)力送計算二.辰飽今和土呀中孔傷隙水數(shù)壓力駛和有妙效應(yīng)干力的超計算三軸燈應(yīng)力騾狀態(tài)=+等向懶壓縮刃應(yīng)力嘉狀態(tài)偏差應(yīng)力診狀態(tài)封閉這土樣192.附加殿應(yīng)力縣作用逝情況§3古.5有效廚應(yīng)力鞠原理§3土體炭中的雷應(yīng)力偵計算二.等飽搞和土勻中孔衡隙水間壓力序和有季效應(yīng)碧力的蓋計算土體桃的體捷積土骨芬架的喚體積土顆唇粒的敘體積孔隙牽流體蹄的體想積有何務(wù)關(guān)系陽？土體鐘的體無積變粘化土骨匆架的港體積帆變化土顆宮粒的衡體積萬變化孔隙藥流體且的體括積變求化有何余關(guān)系倉？20(2禮)等向務(wù)壓縮溪應(yīng)力是狀態(tài)孔隙描流體幟產(chǎn)生情了超斬靜孔原隙壓挽力ΔuB土骨諷架的隆有效舒附加弄應(yīng)力孔隙鑒流體譜的體默積變廢化孔隙幅流體剝的體衡積壓愁縮系油數(shù)為Cf：單熄位孔嚷隙壓撇力作昏用引享起的乳體應(yīng)全變土骨染架的駕體積守變化設(shè)土薦骨架滅的體燙積壓拜縮系民數(shù)為Cs體積V土骨摩架的縮慧體變偵等于肆孔隙旬流體誤的體雞變ΔV1=Δ穿V22.附加銳應(yīng)力旋作用羅情況§3譯.5有效待應(yīng)力彼原理§3土體態(tài)中的減應(yīng)力毫計算二.熄飽數(shù)和土氏中孔腰隙水瞞壓力好和有氧效應(yīng)探力的斤計算孔壓飄系數(shù)B土骨疑架為線彈碰性體21飽和工土：干辰土溪：非飽觸和土贏：B是一霉個反律映土雁飽和大程度鐘的參眾數(shù)§3竿.5有效咐應(yīng)力拋原理§3土體群中的虜應(yīng)力逃計算孔隙廣流體桑的體紫積壓悟縮系云數(shù)為Cf，單答位孔丈隙壓玻力作挖用引昂起的粒體應(yīng)確變設(shè)土戚骨架兔的體乳積壓琴縮系杰數(shù)為Cs2.附加戀應(yīng)力遍作用駝情況二.家飽宅和土僅中孔端隙水倆壓力筐和有鏈效應(yīng)雜力的個計算孔壓竊系數(shù)B(2甲)等向姜壓縮呆應(yīng)力掌狀態(tài)22孔隙砌流體凳產(chǎn)生傻了超樹靜孔閘隙壓定力ΔuA有效昆附加柜應(yīng)力孔隙管流體餅的體保積變美化土骨歸架的范體積露變化土骨吐架的喘體變唉等于監(jiān)孔隙肥流體民的體蟻變ΔV1=Δ載V2孔壓葬系數(shù)A§3斬.5有效外應(yīng)力晴原理§3土體留中的忽應(yīng)力鞏計算2.附加濕應(yīng)力逼作用斜情況二.質(zhì)飽泳和土饅中孔鑼隙水旗壓力冶和有準效應(yīng)梨力的升計算(3枕)偏差梨應(yīng)力庸狀態(tài)體積V暫時景假定鴉土骨鋪架為較線彈殊性體軸向側(cè)向總應(yīng)謹力增箏量應(yīng)變蓮增量023孔壓只系數(shù)A對飽職和土:—剪門切作邁用引岔起的租孔壓調(diào)響應(yīng)對于豎線彈窮性體:A=萍1/物3A不是隔常數(shù)暢，隨剝加載胖過程記而變別化A>義1/碰3A<圈1/瀉3剪脹魚：剪縮糠：§3向.5有效糞應(yīng)力更原理§3土體仁中的念應(yīng)力慢計算2.附加漠應(yīng)力克作用給情況二.娘飽徒和土熄中孔攪隙水偶壓力藝和有伍效應(yīng)耳力的豈計算(3秘)偏差潔應(yīng)力敗狀態(tài)A是一堵個反疏映土你剪脹榨性強航弱的塔參數(shù)聰，其信大小亡與土勢性有座關(guān)剪脹恐性：剪應(yīng)艘力引嚷起土缸的體租積變族化的拋特性24問題:能否鹽對孔境壓系逆數(shù)A作進說一步應(yīng)的解掠釋？25問題:能否鈴對孔纏壓系些數(shù)A作進過一步摔的解漢釋？回答周：＋＝xyz26＝＋＋偏差應(yīng)力妻狀態(tài)等向慈壓縮應(yīng)力跡狀態(tài)純剪逝應(yīng)力饅狀態(tài)純剪到應(yīng)力普狀態(tài)27§3海.5有效春應(yīng)力險原理§3土體嘉中的彼應(yīng)力伶計算三軸絲式應(yīng)力煮狀態(tài)慶：等向購壓縮糞應(yīng)力算狀態(tài)交：偏差紫應(yīng)力拔狀態(tài)趨：2.附加挑應(yīng)力之作用參情況二.廈飽味和土幫中孔枝隙水計壓力姻和有韻效應(yīng)禁力的自計算28應(yīng)力侄狀態(tài)自重償應(yīng)力