第三章土的應(yīng)力計算3.4有效應(yīng)力原理有效應(yīng)力原理1.飽和土中的應(yīng)力形態(tài)PSPSVaa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：孔隙水壓力有效應(yīng)力原理一.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,有效應(yīng)力原理及其意義或（1）（2）土的變形和強度取決于有效應(yīng)力而不是總應(yīng)力。（Terzaghi，1923）有效應(yīng)力原理

1925年，《土力學(xué)》KarlVonTerzaghi(1883~1963)土力學(xué)之父

1943年，《理論土力學(xué)》太沙基

（KarlTerzaghi)(1883-1963)太沙基–土力學(xué)的奠基人1921-1923年提出土的有效應(yīng)力原理和土的固結(jié)理論，1925年出版經(jīng)典著作《土力學(xué)》，首次將各種土工問題歸納成為系統(tǒng)的有科學(xué)依據(jù)的計算理論，奠定了他作為土力學(xué)創(chuàng)始人的地位§3.5有效應(yīng)力原理

§3.5有效應(yīng)力原理

有效應(yīng)力原理的討論孔隙水壓力的作用有效應(yīng)力的作用討論它在各個方向相等，只能使土顆粒本身受到等向壓力，不會使土顆粒移動，導(dǎo)致孔隙體積發(fā)生變化。由于顆粒本身壓縮模量很大，故土粒本身壓縮變形極小水不能承受剪應(yīng)力，對土顆粒間摩擦、土粒的破碎沒有貢獻因而孔隙水壓力對變形強度沒有直接影響，稱為中性應(yīng)力§3.5有效應(yīng)力原理

§3.5有效應(yīng)力原理

有效應(yīng)力原理的討論孔隙水壓力的作用有效應(yīng)力的作用討論是土體發(fā)生變形的原因：顆粒間克服摩擦相對滑移、滾動以及在接觸點處由于應(yīng)力過大而破碎均與有關(guān)是土體強度的成因：土的凝聚力和粒間摩擦力均與有關(guān)§3.5有效應(yīng)力原理

§3.5有效應(yīng)力原理

有效應(yīng)力原理的討論孔隙水壓力的作用有效應(yīng)力的作用討論討論：海底與土粒間的接觸壓力哪一種情況下大？1mσz=u=0.01MPa104mσz=u=100MPa有效應(yīng)力原理自重應(yīng)力情況（側(cè)限應(yīng)變條件）

二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算(1)靜水條件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)有效應(yīng)力原理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

(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一個主要原因。有效應(yīng)力原理毛細飽和區(qū)(1)靜水條件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＝－+-有效應(yīng)力原理HΔh砂層，承壓水粘土層γsatHΔh砂層，排水γsat(2)穩(wěn)定滲流條件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有效應(yīng)力原理土水整體分析A向上滲流:向下滲流: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:有效應(yīng)力原理取土骨架為隔離體A向上滲流:向下滲流: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:滲透力產(chǎn)生有效應(yīng)力有效應(yīng)力原理(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：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)邊界條件滲透固結(jié)過程二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算p一般方程p有效應(yīng)力原理(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

二.飽和土中孔隙水壓力和有效應(yīng)力的計算

ppp附加應(yīng)力:σz=p超靜孔壓:

u=σz=p有效應(yīng)力:σ’