论土骨架与渗透力

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1、第38卷第8期岩土工程学报Vol.38No.82016年.8月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringAug.2016DOI：10.11779/CJGE201608021论土骨架与渗透力李广信（清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084）摘要：指出了土骨架的定义、成分即所占据的空间；认为土力学就是研究土骨架的力学性质及其影响因素的学科。用大量的例子，形象地说明土骨架的溃散所造成的严重后果。从土的颗粒出发解释了土中水的渗透力的机理，推导了渗透力的计算公式。特别指出，通常所谓的“渗透力就是渗透水流对于土骨架的拖曳力”的说法是不全面的。

2、关键词：土骨架；溃散；渗透力；推力中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1000–4548(2016)08–1522–07作者简介：李广信(1941–)，男，黑龙江宾县人，教授，博士生导师，长期从事土力学教学和土的本构关系、土工合成材料工程、高土石坝以及地基基础工程的科研工作。E-mail:ligx@tsinghua.edu.cn。OnsoilskeletonandseepageforceLIGuang-xing（StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineering,DepartmentofHydraulicEngineering,Tsing

3、huaUniversity,Beijing100084,China）Abstract:Someconceptsarepointedout,includingthedefinitionofthesoilskeleton,itscompositionandthespaceoccupiedbythesoilskeleton.Itisindicatedthatsoilmechanicsisasubjecttostudythemechanicalpropertiesofthesoilskeletonanditsinfluencingfactors.Alargenumberofexampleswit

4、hsomeseriousconsequencesinducedbycollapseofthesoilskeletonareillustrated.Basedontheanalysisofforcesonparticles,themechanismofseepageforceinthesoilskeletonisexplained,andtheformulaforcalculatingtheseepageforceisderived.Inparticular,thatgenerallytheso-called“seepageforceisthedragforceofthesoilskele

5、tonbyflowofwater”isnotcomprehensive.Keywords:soilskeleton;collapse;seepageforce;thrust0引言整个土体的全部体（面）积。在土力学中，土骨架与渗透力是很重要的概念，在图1所示的应力状态中，颗粒F（freedom）游[2]有效应力原理、渗流固结理论、渗透变形、土坡稳定离于传力系统之外，似不应属于土骨架范畴。但在与砂土液化等一系列课题，都建立在这两个概念的基其他应力状态体系下，它可能就会参与力的传递。所础之上[1]。以我倾向于将所有固体土颗粒都计入土骨架之中，这样，土骨架中的实体体积就等于nV，n是孔隙率；V1

6、土骨架为土体的体积（=土骨架的体积）。结合水、毛细水与自由水，一般不列入土骨架，而是与土骨架相互作用1.1定义与组成的流体，会影响土骨架的力学性质。对于土力学中土骨架这个术语，多数教材与教师1.2土骨架的体（面）积与密度都没有特别的给予定义和解释，直接就使用了。它与图2表示的是不同边界条件下的土的体积，其中土的颗粒有什么关系？他有什么特性？它包含有哪些刚性边界所包围的体积通常大于土骨架的体积；柔性成分？边界包围的体积小于土骨架的体积，所以才有粗粒土其实土骨架与土颗粒的关系就像钢丝网与钢丝的关系一样，是完全不同的概念。正确的理解应当是：───────基金项目：国家自然科学基金项目（5127

7、9085）；国家重点基础研究土骨架是由土颗粒相互接触与联接形成的可以承担与发展计划(“973”)项目（2013CB036402）；水沙科学与水利水电工传递有效应力的构架体，其孔隙中充满了孔隙流体（液程国家重点实验室（2013-KY-4）态或气态），但孔隙流体并不属于土骨架。土骨架据有收稿日期：2016–05–19第8期李广信.论土骨架与渗透力1523土中，土骨架的重量扣除土骨架中的颗粒的浮力后＝d-(1-n)w=(1-n)w(