有效应力原理清华版授课用

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1、1为纯科学呼吁（APleaforPureScience）——筛选编辑自，亨利·奥古斯特·罗兰/HenryAugustusRowland(发表于100多年前的《science》杂志)AUG.15,1883为了应用科学，科学本身必须存在。假如我们停止科学的进步而只留意科学的应用，我们很快就会退化成中国人那样，多少代人以来他们都没有什么进步，因为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问过他们所做事情中的原理，这些原理就构成了纯科学。中国人知道火药的应用已经若干世纪，如果他们用正确的方法探索其特殊应用的原理，他们就会在获得众多应用的同时

2、发展出化学，甚至物理学。因为只满足于火药能爆炸的事实，而没有寻根问底，中国人已经远远落后于世界的进步，以至于我们现在只将这个所有民族中最古老、人口最多的民族当成野蛮人。2树立崇高理想，攀登科学高峰。从事纯科学研究者是先驱，他们不可能在城市和已经文明化的社会中徘徊，他们必须一头扎入未知的森林，攀登迄今无法涉足的高山，在那里俯览希望之乡的美景。这是科学许诺在未来给我们的乐土，这片土地不仅流淌着奶和蜜，而且赋予我们更好和更伟大的思想来认识这个神奇的宇宙。如果要实现这样的理想，我们的目标就不能太低。我们要解决的问题远比任何竞赛都更加困

3、难，如果没有恰当的准备，即使最高智力水平的人也不会获得成功。最伟大的奖励等待着伟大的智力付出最大的努力，他必须通过持续不断的实践来保持敏锐的目光和新鲜的思想。仪器和设备可以用钱买来，天赋可能与生俱来，但是我们心智的工具——数学知识、实验能力等前人创造的知识的掌握，所有这些都需要通过努力才能获得。3§3.5有效应力原理土＝孔隙水固体颗粒骨架+三相体系对所受总应力，骨架和孔隙流体如何分担？§3土体中的应力计算孔隙气体+总应力总应力由土骨架和孔隙流体共同承受它们如何传递和相互转化？它们对土的变形和强度有何影响？受外荷载作用Terza

4、ghi（1923）有效应力原理固结理论土力学成为独立的学科孔隙流体非饱和土中的应力形态：aa非饱和土中的应力形态：aa有效应力σ＇（As≤0.03A）Bishop（1960）等提出了修正的有效应力原理完整表达式：对于饱和土：对于干土：0饱和度Sr100%1χ1、χ与土体饱和度成正比，也与土的类型、施加荷载的应力路线有关。2、对粉土Sr≥40~50％，粘性土Sr≥85%时上式成立。3、一般认为当土中孔隙体积的80%以上为水充满时，土中虽有少量气体存在，但大都是封闭气体，就可视为饱和土。81.饱和土中的应力形态PSPSVaa§3.

5、5有效应力原理§3土体中的应力计算一.有效应力原理的基本概念PSA：Aw：As：土单元的断面积颗粒接触点的面积孔隙水的断面积a-a断面通过土颗粒的接触点有效应力σ＇a-a断面竖向力平衡：u：孔隙水压力土骨架承担土骨架传递9§3.5有效应力原理§3土体中的应力计算一.有效应力原理的基本概念2.饱和土的有效应力原理（1）饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为两部分σ＇和u，并且（2）土的变形与强度都只取决于有效应力一般地，有效应力总应力已知或易知孔隙水压测定或算定通常,10③孔隙水压力的作用对土颗粒间摩擦、土粒的破碎没有贡献，并且

6、水不能承受剪应力，因而孔隙水压力对土的强度没有直接的影响；它在各个方向相等，只能使土颗粒本身受到等向压力，由于颗粒本身压缩模量很大，故土粒本身压缩变形极小。因而孔隙水压力对变形也没有直接的影响，土体不会因为受到水压力的作用而变得密实。①变形的原因颗粒间克服摩擦相对滑移、滚动—与σ＇有关；接触点处应力过大而破碎—与σ＇有关。试想：海底与土粒间的接触压力哪一种情况下大？1mσz=u=0.01MPa104mσz=u=100MPa②强度的成因凝聚力和摩擦—与σ＇有关§3.5有效应力原理§3土体中的应力计算一.有效应力原理的基本概念2.

7、饱和土的有效应力原理（2）（1）土的变形与强度都只取决于有效应力11自重应力情况二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算(1)静水条件§3.5有效应力原理§3土体中的应力计算地下水位海洋土毛细饱和区(2)稳定渗流条件2.附加应力情况(1)单向压缩应力状态(2)等向压缩应力状态(3)偏差应力状态121.自重应力情况二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算§3.5有效应力原理§3土体中的应力计算(1)静水条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=

8、γH1+(γsat-γw)H2=γH1+γ＇H2地下水位下降会引起σ＇增大，土会产生压缩，这是城市抽水引起地面沉降的主要原因之一。131.自重应力情况海洋土(1)静水条件§3.5有效应力原理§3土体中的应力计算二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算γwH1γwH1σ＇=σ-u